2023年高中奥林匹克物理竞赛解题方法图像法
奥林匹克物理竞赛之力学解题方法 (共138张PPT)
a1 g (sin 1 cos1 ) a2 g (sin 2 cos2 )
Fx MaM m1a1x m2a2 x
aM 0
答案：劈块受到地面的摩擦力的大小为2.3N，方向水平向右。
例5．如图所示，质量为M的平板小车放在倾角为θ的光滑斜面 上（斜面固定），一质量为m的人在车上沿平板向下运动时， 车恰好静止，求人的加速度。
A B tan
由绳的弹力的特点得 A B 绳上才有弹力。
f B B N B B mB g cos
变形练习 １．其他条件不变，将轻质绳换成轻质杆。
２．将A、B“匀速下滑”改为“下滑”，再分轻质绳和轻质 杆两种情况讨论。
例3．如图所示，物体系由A、B、C三个物体构成，质量分别为 mA、mB、mC。用一水平力F作用在小车C上，小车C在F的作用 下运动时能使物体A和B相对于小车C处于静止状态。求连接A和 B的不可伸长的线的张力T和力F的大小。（一切摩擦和绳、滑轮 的质量都不计）
例8．质量为1.0kg的小球从高20m处自由下落到软垫上，反弹 后上升的最大高度为5.0m，小球与软垫接触的时间为1.0s，在 接触时间内小球受合力的冲量大小为（空气阻力不计，取 g=10m/s2） （ ） A．10N· s B．20N· s C．30N· s D．40N· s 点评：
将三个阶段作为一个整体来研究
三．等效法 1．方法简介
将一个情境等效为另一个情境
2d v0 cos t
2v0 sin gt
2F a M m
点评：五说题意
例2.用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示， 今对小球a持续施加一个向左偏下30°的恒力，并对小球b持续 施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力，最后达到平衡，表 示平衡状态的图可能是
高中奥林匹克物理竞赛解题方法
原来挂钩之间是张紧的，倒退后挂钩间存在△s的宽松距离，设火车的牵引力为F，则有：
车头起动时，有
拉第一节车厢时：
故有
拉第二节车厢时：
故同样可得：
……
设经时间t可捕捉猎物，再把t分为n个微小时间间隔△t，在每一个△t内每只猎犬的运动可视为直线运动，每隔△t，正三角形的边长分别为a1、a2、a3、…、an，显然当an→0时三只猎犬相遇.
因为
即
此题还可用对称法，在非惯性参考系中求解.
例4一列进站后的重载列车，车头与各节车厢的质量相等，均为m，若一次直接起动，车头的牵引力能带动30节车厢，那么，利用倒退起动，该车头能起动多少节同样质量的车厢？
向下的压力Ni+1.选碗边B点为轴，根据力矩平衡有
所以 ①
再以A6B6为研究对象，受力情况如图6—3乙所示，A6B6受到薄片
A5B5向上的支持力N6、碗向上的支持力和后一个薄片A1B1向下的压力
N1、质点向下的压力mg.选B6点为轴，根据力矩平衡有
由①、②联立，解得
所以，A1B1薄片对A6B6的压力为
推理可得
由
另由题意知
因此该车头倒退起动时，能起动45节相同质量的车厢.
例5有n块质量均为m，厚度为d的相同砖块，平放在水平地面上，现将它们一块一块地叠放起来，如图6—2所示，人至少做多少功？
解析将平放在水平地面上的砖一块一块地叠放起来，每次克服重
力做的功不同，因此需一次一次地计算递推出通式计算.
将第2块砖平放在第一块砖上人至少需克服重力做功为
用图像法巧解一道物理竞赛题
需 要确定在 ｆ 一０到 ｔ 一÷ 这段 时间内 ， 在哪个时 问范 围 内 产生 的微粒 可以到达 Ａ板 ， 由此可求得 在 ０ ～÷ 时 间内产
生 的微 粒 中 ， 有 多 少微 粒 可 到 达 Ａ 板 ．
在 电压为 ｕ ｎ时 ， 微 粒 所 受 电 场 力 为 Ｆ— ｑ ， 此 时 微 粒 速度 为 “ ｌ 一
原题． （ 第 ２ Ｏ届 物 理 竞 赛 预 赛 第 ７题 ） 图 １中 ， Ａ和 Ｂ 是真 空中的Ｉ 蜥块 面 积 很 大 的 平 行 金 属 板 ， 加 上 周 期 为 Ｔ 的 交流电压 ， 在 两板 间 产 生 交 变 的匀 强 电 场 ． 已知 Ｂ 板 电 势 为０ ， Ａ板 电势 Ｕ 随 时 间变 化 的 规 律 如 图 ２所 示 ， 其中 Ｕ 的最 大 值 为 【 ， 最 小 值 为 ２ Ｕ 在 图 １中 ， 虚 线 Ｍ Ｎ 表 示
子 在场 强 为 Ｅ 一＿ Ｌ ｄ ０ 的 匀 强 电 场 中做 减 速 运 动 ， 图像 ＡＢ 向 下倾斜 ， 由于 在 后 半 个 周 期 内减 速 运 动 的 加 速 度 的 大 小 是
一
２ｕｏ
前 半 个 周 期 加 速 度 的 ２倍 ， 则 图 像 与 横 轴 交 于 区 间
由于 粒 子 源 到 Ａ 板 的 距 离 为 ｚ ， 则 一 ０时 产 生 的 微
１１
粒， 在不 到 ÷ 的时 间 内就 能 到 达 Ａ 板 ． 那 么 在 何 时 产 生 的
微粒刚好能到达 Ａ板？或者说在何时 ｔ 产 生 的微 粒 在 ～ Ｔ内发生的位移为 ｆ ？
与Ａ、 Ｂ板 平 行 等 距 的 一 个 较 小 的 面 ， 此 面 到 Ａ 和 Ｂ 的 距
图 １
高中物理图示法图像法解决物理试题常见题型及答题技巧及练习题
高中物理图示法图像法解决物理试题常见题型及答题技巧及练习题一、图示法图像法解决物理试题1．竖直绝缘墙壁上有一个固定的小球A，在A球的正上方P点用绝缘线悬挂另一个小球B，A﹑B两个小球因带电而互相排斥，致使悬线与竖直方向成θ角，如图所示，若线的长度变为原来的一半，同时小球B的电量减为原来的一半，A小球电量不变，则再次稳定后A．A、B两球间的库仑力变为原来的一半B．A、B两球间的库仑力虽然减小，但比原来的一半要大C．线的拉力减为原来的一半D．线的拉力虽然减小，但比原来的一半要大【答案】BC【解析】【详解】由于逐渐漏电的过程中，处于动态平衡状态，对B进行受力分析如图所示：△PAB∽FBF2，所以.C、D、因G和PQ长度h不变，则丝线长度l变为原来的一半，可得丝线拉力F2变为原来的一半，与小球的电量及夹角无关；C正确，D错误.A、B、由三角形相似知，同理得，联立得，则，则可得;故A错误，B正确.故选BC.【点睛】本题是力学中动态平衡问题，采用的是三角形相似法，得到力的大小与三角形边长的关系，进行分析．2．如图所示，将质量为2m 的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m 的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d.现将小环从与定滑轮等高的A 处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d 时（图中B 处），下列说法正确的是A ．小环刚释放时轻绳中的张力一定大于2mgB ．小环到达B 处时，重物上升的高度也为dC ．小环在B 处的速度与重物上升的速度大小之比等于D ．小环在B 处的速度与重物上升的速度大小之比等于【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】由题意，释放时小环向下加速运动，则重物将加速上升，对重物由牛顿第二定律可知绳中张力一定大于重力2mg ，所以A 正确；小环到达B 处时，重物上升的高度应为绳子缩短的长度，即2h d d ∆=-，所以B 错误；根据题意，沿绳子方向的速度大小相等，将小环A速度沿绳子方向与垂直于绳子方向正交分解应满足：A B v cos v θ=，即12A Bv v cos θ==所以C 正确，D 错误． 【点睛】应明确：①对与绳子牵连有关的问题，物体上的高度应等于绳子缩短的长度；②物体的实际速度即为合速度，应将物体速度沿绳子和垂直于绳子的方向正交分解，然后列出沿绳子方向速度相等的表达式即可求解．3．如图所示，半径为R 的硬橡胶圆环，其上带有均匀分布的负电荷，总电荷量为Q ，若在圆环上切去一小段l (l 远小于R )，则圆心O 处产生的电场方向和场强大小应为( )A．方向指向AB B．方向背离ABC．场强大小为 D．场强大小为【答案】BD【解析】【详解】AB段的电量,则AB段在O点产生的电场强度为：,方向指向AB，所以剩余部分在O点产生的场强大小等于,方向背离AB．故B,D正确;A,C错误.故选BD.【点睛】解决本题的关键掌握点电荷的场强公式，以及知道AB段与剩余部分在O点产生的场强大小相等，方向相反．4．如图所示，水平光滑长杆上套有一物块Q，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的细线一端连接Q，另一端悬挂一物块P．设细线的左边部分与水平方向的夹角为θ，初始时θ很小．现将P、Q由静止同时释放．关于P、Q以后的运动下列说法正确的是A．当θ =60º时，P、Q的速度之比1：2B．当θ =90º时，Q的速度最大C．当θ =90º时，Q的速度为零D．当θ向90º增大的过程中Q的合力一直增大【答案】AB【解析】【分析】【详解】A、则Q物块沿水平杆的速度为合速度对其按沿绳方向和垂直绳方向分解，P、Q用同一根绳连接，则Q沿绳子方向的速度与P的速度相等，则当θ =60°时，Q的速度cos 60Q P v v ︒=，解得：12P Q v v =，A 项正确．B 、C 、P 的机械能最小时，即为Q 到达O 点正下方时，此时Q 的速度最大，即当θ=90°时，Q 的速度最大；故B 正确，C 错误．D 、当θ向90°增大的过程中Q 的合力逐渐减小，当θ=90°时，Q 的速度最大，加速度最小，合力最小，故D 错误．故选AB ． 【点睛】考查运动的合成与分解，掌握能量守恒定律，注意当Q 的速度最大时，P 的速度为零，是解题的关键，5．用外力F 通过如图所示的装置把一个质量为m 的小球沿倾角为30°的光滑斜面匀速向上拉动，已知在小球匀速运动的过程中，拴在小球上的绳子与水平杆之间的夹角从45°变为90°，斜面与水平地面之间是粗糙的，并且斜面一直静止在水平地面上，不计滑轮处及滑轮与绳子之间的摩擦．则在小球匀速运动的过程中，下列说法正确的是A ．地面对斜面的静摩擦力保持不变B ．外力F 一直在增大C ．某时刻绳子对水平杆上的滑轮轴的合力等于绳子的拉力D ．绳子移动的速度大小大于小球沿斜面运动的速度的大小 【答案】BC 【解析】 【详解】B ．设连接小球的绳子与水平方向的夹角为θ；对小球沿斜面方向：sin(30)T mg θ=-则当θ角从 45°变为90°的过程中，绳子的拉力变大，因F=T ，则外力F 一直在增大，选项B 正确；A ．对小球和斜面的整体，地面对斜面体的摩擦力等于绳子拉力的水平分量，则cos sin(30)cos f T mg θθθ==-可知，随θ角的增加，地面对斜面的静摩擦力f 是变化的，选项A 错误；C ．当 θ=90°时，滑轮两边绳子的夹角为120°，此时刻绳子对水平杆上的滑轮轴的合力等于绳子的拉力，选项C 正确；D ．将小球的速度v 分解可知，绳子的速度1cos(30)v v θ=-，则绳子移动的速度大小小于小球沿斜面运动的速度的大小，选项D 错误； 故选BC.【点睛】此题涉及到的研究对象较多，关键是如何正确选择研究对象，并能对研究对象正确的受力分析，灵活运用整体及隔离法解题．6．某电场是由平面内两个相同的点电荷产生的，其中一个点电荷固定不动且到P 点的距离为d ，另一个点电荷以恒定的速率在该平面内绕P 点做匀速圆周运动，P 点的电场强度大小随时间变化的图象如图所示，图线AC 段与CE 段关于直线t =t 0对称，若撤去运动点电荷，测得P 点场强大小为E 0，已知E A =E E =E 0，E B =E D =E 0，E C =0，静电力常量为k ，不考虑磁场因素，则下列说法正确的是( )A ．运动电荷做匀速圆周运动的半径为2dB ．.运动电荷的速率为02dt π C ．0~023t 时间内，运动电荷的位移大小为3d π D ．0~023t时间内，运动电荷的位移大小为d【答案】BD 【解析】由图像可知t=t 0时P 点的场强为零，说明另一点电荷在P 点右侧距离为d 的位置；当t=0和t=2t 0时，P 02E ，可知另一电荷在与QP 垂直，且距离P 点d 的位置，则运动电荷做匀速圆周运动的半径为d ，选项A 错误；粒子运动的速率为02dv t π=，选项B错误；0~023t 时间内，运动电荷运动的弧长002233t d d x vt t ππ==⨯=，转过的角度为3π ，则位移大小为d,选项D 正确，C 错误；故选BD.点睛：本题考查的是电荷的叠加问题，题目的难点在于有一个电荷是运动的，导致p 点的合场强在不断的变化，根据图中的已知条件来计算场强的大小和速度的大小．7．如图所示，将质量为2m 的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m 的 环，环套在竖直固定的光滑直杆上A 点，光滑定滑轮与直杆的距离为d ．A 点与定滑轮等高，B 点在距A 点正下方d 处．现将环从A 处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是A ．环到达B 处时，重物上升的高度h =dB ．环从A 到B ，环减少的机械能等于重物增加的机械能C ．环从A 点能下降的最大高度为43d D ．当环下降的速度最大时，轻绳的拉力T=2mg 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】根据几何关系有，环从A 下滑至B 点时，重物上升的高度2h d d =-，故A 错误；环下滑过程中无摩擦力做系统做功，故系统机械能守恒，即满足环减小的机械能等于重物增加的机械能，故B 正确；设环下滑到最大高度为H 时环和重物的速度均为零，此时重物上升的最大高度为：22H d d --，根据机械能守恒有：()222mgH mg H d d =--，解得：43dH =，故C 正确；环向下运动，做非匀速运动，就有加速度，所以重物向上运动，也有加速度，即环运动的时候，绳的拉力不可能是2mg ，故D 错误．所以BC 正确，AD 错误． 【点睛】环刚开始释放时，重物由静止开始加速．根据数学几何关系求出环到达B 处时，重物上升的高度．环下滑过程中无摩擦力做系统做功，故系统机械能守恒，即满足环减小的机械能等于重物增加的机械能．环下滑到最大高度为H 时环和重物的速度均为零，根据机械能守恒求解．8．如图所示，套在竖直细杆上的轻环A 由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B 相连，施加外力让A 沿杆以速度v 匀速上升，从图中M 位置上升至与定滑轮的连线处于水平N 位置，已知AO 与竖直杆成θ角，则（ ）A ．刚开始时B 的速度为cos vθB ．A 匀速上升时，重物B 也匀速下降C ．重物B 下降过程，绳对B 的拉力大于B 的重力D ．A 运动到位置N 时，B 的速度最大 【答案】C 【解析】 【详解】A.对于A ，它的速度如图中标出的v ，这个速度看成是A 的合速度，其分速度分别是a b v v 、，其中a v 就是B 的速率（同一根绳子，大小相同），故刚开始上升时B 的速度cos B v v θ=，故A 不符合题意；B.由于A 匀速上升，θ在增大，所以B v 在减小，故B 不符合题意；C .B 做减速运动，处于超重状态，绳对B 的拉力大于B 的重力，故C 符合题意； D.当运动至定滑轮的连线处于水平位置时90θ=︒，所以0B v =， 故D 不符合题意。
高中物理图示法图像法解决物理试题试题类型及其解题技巧
高中物理图示法图像法解决物理试题试题类型及其解题技巧一、图示法图像法解决物理试题1．真空中，在x 轴上x =0和x =8处分别固定两个电性相同的点电荷Q l 和Q 2。
电荷间连线上的电场强度E 随x 变化的图象如图所示（+x 方向为场强正方向），其中x =6处E =0。
将一个正试探电荷在x =2处由静止释放（重力不计，取无穷远处电势为零）。
则A ．Q 1、Q 2均为正电荷B ．Q 1、Q 2带电荷量之比为9：1C ．在x =6处电势为0D ．该试探电荷向x 轴正方向运动时，电势能一直减小 【答案】AB 【解析】 【详解】由图可知，若两个电荷是负电荷则x=2处场强方向为负方向，故两个电荷同为正电荷，A 正确；因在x =6处场强为0，则122262Q Q kk =，解得：12:9:1Q Q =，B 正确；根据同种正电荷连线的中垂线电势分布特点，可知从x =6向无穷远运动时电势在降低，则x =6处电势大于0，C 错误；由图可知，0-6之间电场为正，沿x 轴的正方向，所以从0到6之间电势逐渐降低；而6-8之间的电场为负，沿x 轴的负方向，所以从6到8之间电势升高，因此将一个正点电荷沿x 轴运动时，该电荷的电势能先减小后增大，D 错误。
2．如图所示，质量为m 的小物体用不可伸长的轻细线悬挂在天花板上，处于静止状态.现对处于静止状态的物体施加一个大小为F 、与竖直方向夹角为θ的斜向上恒定拉力，平衡时细线与竖直方向的夹角为60；保持拉力大小和方向不变，仅将小物体的质量增为2m ，再次平衡时，细线与竖直方向的夹角为30，重力加速度为g ，则( )A ．F mg =B ．32F mg =C ．30θ=D ．60θ=【答案】AD【解析】 【分析】 【详解】以物体为研究对象，设平衡时绳子与竖直方向的夹角为α，受力情况如图所示：当物体重力为mg 时，α=60°，根据正弦定理可得sin 60sin(18060)F mgθ=︒︒-︒-，即sin 60sin(120)F mgθ=︒︒-，当物体的重力为2mg 时，α=30°，根据正弦定理可得：sin 30sin(18030)F mg θ=︒︒-︒-，即sin 30sin(150)F mgθ=︒︒-，联立解得：θ=60°，F =mg ；所以A 、D 正确，B 、C 错误．故选AD ． 【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答．3．如图所示，a 、b 、c 、d 、e 、f 为以O 为球心的球面上的点，分别在a 、c 两个点处放等量异种电荷＋Q 和－Q 。
物理竞赛专题八：作图法
高中奥林匹克物理竞赛解题方法八、作图法方法简介作图法是根据题意把抽象复杂的物理过程有针对性的表示成物理图像，将物理问题转化成一个几何问题，通过几何知识求解，作图法的优点是直观形象，便于定性分析，也可定性计算，灵活应用作图法会给解题带来很大方便。
赛题精析例1 如图8—1所示，细绳跨过定滑轮，系住一个质量为m的球，球靠在光滑竖直墙上，当拉动细绳使球匀速上升时，球对墙的压力将（）A．增大B．先增大后减小C．减小D．先减小后增大图8—1解析球在三个力的作用下处于平衡，如图8—1—甲所示.当球上升时，θ角增大，可用动态的三角形定性分析，作出圆球的受力图（如图8—1—甲）.从图可见，当球上升时，θ角增大，墙对球的支持力增大，从而球对墙的压力也增大. 故选A正确.图8—1—甲图8—2 图8—2—甲例2 用两根绳子系住一重物，如图8—2所示.绳OA与天花板间夹角θ不变，当用手拉住绳子OB，使绳OB由水平方向转向竖直方向的过程中，OB绳所受的拉力将（）A．始终减小B．始终增大C．先减小后增大D．先增大后减小解析因物体所受重力的大小、方向始终不变，绳OA拉力的方向始终不变，又因为物体始终处于平衡状态，所受的力必然构成一个三角形，如图8—2—甲所示，由图可知OB绳受的拉力是先减小后增大. 可知答案选C例3如图8—3所示，质量为m的小球A用细绳拴在天花板上，悬点为O，小球靠在光滑的大球上，处于静止状态.已知：大球的球心O′在悬点的正下方，其中绳长为l，大球的半径为R，悬点到大球最高点的距离为h.求对小球的拉力T和小球对大球的压力.解析 力的三角形图和几何三角形有联系，若两个三角形相似，则可以将力的三角形与几何三角形联系起来，通过边边对应成比例求解. 图8—3以小球为研究对象，进行受力分析，如图8—3—甲所示，小球受重力mg 、绳的拉力T 、大球的支持力F N ，其中重力mg 与拉力T 的 合力与支持力F N 平衡.观察图中的特点，可以看出力的矢量三角形 ABC 与几何三角形AOO ′相似，即：Rh mg l T +=Rh mg RF N +=图8—3—甲 所以绳的拉力：T=mg Rh l +小球对大球的压力mg Rh R F F N N+=='例4 如图8—4所示，质点自倾角为α的斜面上方定点O 沿 光滑的斜槽从静止开始下滑，为使质点在最短时间内从O 点到达 斜面，斜槽与竖直方向的夹角β应等于多少？解析 如图8—4—甲所示，以经过O 点的竖直线上的一点O ′ 为圆心，OO ′为半径作圆，并使该圆与斜面恰好相切于A 点，与OO ′延长线交于B 点.已知从O 点由静止出发沿倾角不同的光滑斜 图8—4面下滑的质点，到达圆周上不同点所需时间相等，显然，质点沿OA 方向从静止开始滑到斜面上所需时间比沿其他方向滑到斜面上所需时间短. 连接O ′A ，由几何关系得： ∠AO ′B=α所以所用时间最短时，斜槽与竖直方向的夹角β=α/2所题也可用极限法求解，读者可试试. 图8—4—甲例5 一条小河，河水以v 1=5m./s 的速度匀速流动， 一条小船在静水中的速度为v 2=4m/s.欲使小船渡河的航 程最短，小船的船头应指向何方向？解析 若v 1< v 2，可垂直渡河，船程最短.但本题v 1> v 2，小船就不能垂直渡河.但欲使航程最短，则应 使合速度方向与河岸夹角最大. 图8—5 根据矢量合成的三角形法，v 1、v 2、v 合 ，构成封闭三角形，作图如8—5所示，作有向线段OA 表示河水流速v 1，以表示 v 2的有向长度为半径，以A 为圆心画圆，过O 该圆的切线，切点为B ，作有向线段AB ，有向线段AB 的方向就是所求的方向.由直角三角形AOB，得：54cos 12==v v θ所以θ=37°即小船的船头应指向上游并沿与上游的河岸成37°角的方向.例6 一木箱重为G ，与地面动摩擦因数为μ，现用斜向上的力F 拉木箱使之沿水平地面匀速前进，如图8—6所示. 求拉力F 与水平方向夹角为何值时拉力最小？这个最小值多大？解析 木箱受重力G 、弹力N 、摩擦力f 及拉力F 四个力的作用，但此题也可以把木箱看做只受三个力作用，即重力G 、 图8—6 拉力F 和摩擦力f 与支持力N 的合力F ′，设F ′与N 的夹角 为ϕ，则μϕ==Nf tan ，再应用矢量三角形求解图8—6—甲 图8—6—乙 木箱受力情况如图8—6—甲所示，已知G 的大小和方向，F ′的方向，显然，要使封闭的矢量三角形中F 值最小，只有由G 的端点作F ′的作用线的垂线时，F 值最小，如图8—6—乙所示，此时F 的最小值为F min =Gsin(ϕ) 其中μϕarctan =，所以最小的拉力F 与水平方向的夹角为=θμϕarctan =.例7 如图8—7所示，一带电质点，质量为m ，电量为q ，以平行于O x 轴的速度v 从y 轴上的a 点射入图中第一象限所示 的区域，为了使该质点能从x 轴上的b 点以垂直于O x 轴的速度 v 射出，可在适当的地方加一个垂直于xy 平面、磁感应强度为B 的匀强磁场.若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径.重力忽略不计. 图8—7 解析 当带电质点以垂直于磁场方向的速度v 进入磁场，在磁场中将做匀速圆周运动，由此要从a 点进入从b 点射出其圆轨道为41圆弧，因而可用作图法求解.过a 点作平行O x 轴的直线，过b 作平行O y 的直线，两直线相交于c 点，如图8—7—甲所示，可见只要能保证带电质点的41圆轨道处在匀强磁场中，即可使带电质点从b 点射出，由此可知，磁场 区域有一最小值，其最小半径为41圆形轨道两个端点连线的一半，即： 图8—7—甲由rvmBqv 2=可得粒子在磁场中的偏转半径为Bqmv r=所加磁场的最小半径为qBmv r R 2222==例8 图8—8中AB 表示一横放的平面镜，P 1P 2是水平放置的米尺（有刻度的一面朝着平面镜），MN 是屏，三者互相平行，屏MN 上的ab 表示一条直缝（即a 、b 之间是透光的）.某 图8—8 人眼睛紧贴米尺上的小孔S （其位置见图），可通过平面镜看到 米尺上的一部分刻度.的部分，并在P 1P 2 解析 的米尺刻度范围，好像人眼在平面镜中的像直接去看刻度范围，不过要受到挡板MN 的像M ′N ′的阻挡，所以先将眼睛在平面 图8—8—甲镜中成像点S ′作出，再作出挡板MN 在平面镜中的像M ′N ′，如图8—8—甲，其中b a ''是挡板上的缝ab 在平面镜中的像，连接a S ''并延长交AB 、P 1P 2于c 、d 两点，再作S '和b 的连线交AB 于E 点，并延长后交P 1P 2于F 点，则dF 即为人眼通过平面镜和挡板后能看到的刻度范围.例9 光线透过空气中的平行平面厚玻璃板，问下图9—9所示四种情形中哪一种是正确的？ 解析 根据光的折射定律，光由光疏介质进入光密介质时，光线要向着法线的方向偏析，相反时，向远离法线的方向偏折，且在传播中光路是可逆的. 由上分析可知，（2）图是正确的.i >r i <r i >r图8—9 例10 某人通过焦距为10cm ，直径为4.0cm 的 薄凸透镜观看方格纸，每个方格的边长为0.3cm. 他使透镜的主轴与方格纸垂直AB ，透镜与纸面相距10cm ， 眼睛位于透镜主轴上离透镜5.0cm 处. 问他至多能看到同一行上几个完整的方可格？ 图8—10解析 可以用光路的可逆性来做，若在S 点放一点光源，则成像于S ′点，能照亮方格纸上一定面积，其直径为x ，如图8—10所示，根据光路的可逆性，来自面积x 上的方格的光经透镜折射后都能进入人眼，即能被人看到，由fp p 111='+可得cm P 10-='，由相似三角形对应边成比例得1020=dx ，所以263.08,8====lx n cm x ，即最多能看到同一行上26个完整的方格.例11 凸透镜L 1与凹透镜L 2同轴放置，L 1左 侧媒质的折射率n ，L 2右侧媒质的折射率也是n ，两 透镜之间的价质折射率为n 0，且n <n 0.F 1是L 1的物 方焦点，F 2是L 2的物方焦点，2F '是L 2的像方焦点. 有一物点S 位于L 1的物方焦平面上，如图8—11所示. （1）画出成像光路图，求出像点S 1的位置. 简述作图的依据；（2）若L 1的物方焦距F 1=20厘米，L 2的物方 焦距F 2=10厘米，物点S 离光轴的距离为 2厘米，问像点S 1离光轴的距离为多少？解析 放于焦平面上的点光源发出的光经凸透镜折射后平行于副光轴，平行于副光轴的平行光经凹透镜发散后，反向延长线将交一凹透镜的副焦点，光路图如图8—11—甲所示.（1）作法：①过S 作过光心O 点的光线，传播方向不改变. ②过O ′点作平行于SO 的辅助线及过F 2作垂直于主轴的直线（焦平面），两线相交于S 1（副焦点）.平行于副光轴的光线，经凹透镜折射后，折射线的反向延长线将通过S 1点，即S 1为所求的像点.（2）由图可知：21211f f F S SF = 可以cm F S 121=即S 1离主光轴的距离为1cm.针对训练1．如图8—13所示，一个重为G 的匀质球，放在光滑的斜面上，斜面倾角为α，在斜面上有一光滑的斜木板挡住球处于静止状态.如果挡板与斜面间的夹角β缓慢增大到挡板呈水平状态，此过程中挡板对球的弹力N 1和斜面对球的弹力N 2如何变化？ 2．一重为G 的物块放在倾角为α的斜面上，物块与斜面间的 摩擦因数为μ，今在物块上的作用力为F ，F 可与斜面成任意夹角，如图8—14所示，求拉动物块沿斜面上升所需 力F 的最小值及对应的θ角.图8—13图8—14 图8—15 图8—163．如图8—15所示，小环m 1、m 2能沿着一轻绳光滑地滑动，绳的两端固定于直杆AB 的两端，杆与水平线成角度θ，在此杆上又套一轻小环，绳穿过轻环，并使m 1、m 2在其两边，设环与直杆的接触是光滑的，当系统平衡时，直杆与轻环两边的绳夹角为ϕ，试证： )./()(tan /tan 2121m m m m +-=ϕθ4．一条在湖面上以恒定速度行驶的船上，有一与船固定的竖直光滑墙壁.有一个小球沿水平方向射到墙上. 相对于岸，小球的速度大小为1v ，方向与墙的法线成60°角，小球自墙反弹时的速度方向正好与小球入射到墙上时的速度方向垂直.问船的速度应满足什么条件.设小球与墙壁的碰撞是完全弹性的.5．F =400N 的力拖着小船，使它沿着河中心线运动.现甲、乙两人在河两岸共同拖船，已知甲拉力的方向与河中心线的夹角为30°，要使两人共同产生的效果与F 单独作用的效果相同，乙拉力的最小值应为多少？方向如何？6．如图8—16所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d.当桶内无油时，从某点A 恰能看到桶底边缘上的某点B.当桶内油的深度等于桶高一半时，在A 点沿AB 方向看去，看到桶底上的C 点，C 、B 相距d/4.由此可得油的折射率=n ；光在油中传播的速度=v m/s.（结果可用根式表示）7．要在一张照片上同时拍摄物体正面和几个不同侧面的像，可以在物体的后面放两个直立的大平面镜AO 和BO ，使物体和它对两个平面镜所成的像都摄入照相机，如图8—17.图中带箭头的圆圈P 代表一个人的头部，白色半圆代表人的脸部，此人正面对着照相机的镜头；有斜线的半圆代表脑后的头发；箭头表示头顶上的帽子.图8—17—甲为俯视图. 若两平面镜的夹角∠AOB=72°，设人头的中心恰好位于角平分线OC 上，且照相机到人的距离远大于人到平面镜的距离.（1）试在图8—17—甲画出P 的所有的像的位置并用空白和斜线分别表示人脸和头发，以表明各个像的方位.图8—17 图8—17—甲 图8—17—乙（2）在图8—17—乙的方框中画出照片上得到所有的像（分别用空白和斜线表示人脸和头发，用箭头表示头顶上的帽子）.8．图8—18中所示是一潜望镜壳体的示意图.MN 为光线的入口. 在上方AB 处已放置一块与纸面垂直的平面镜，它和与纸面垂 直的竖直面之间的夹角为45°.眼睛在观察孔S 处观察，在CD （与垂直面的夹角也是45°）处放置一块平面镜. 今要使观察到 的视场不受CD 处的平面镜的限制，则平面镜CD 至少要有多大的线度才行？要求直接在图上用作图法画出即可，但要说明作图的步骤. 图8—18 9．图8—19中MN 是薄透镜的主轴，S 是发光点，S ′是它的像点. （1）用作图法求出薄透镜的位置，标在图上；（2）分别作光路图求出两个焦点的位置，标在图上. 再标明透镜的类别.10．如图8—20所示，某人的眼睛在E 处通过放大镜L 观察标尺M ，F 1和F 2为L 的焦点.他既能通过L 看到M 上的一部分刻度，又能直接从镜外看到一部分刻度值的范围.在作图进用①、②……标明你画的光线，并写出作图步骤.11．如图8—21所示，凸透镜L 的主轴与x 轴重合，光心O 就是坐标原点，凸透镜的焦距为10厘米.有一平面镜M 放在2-=y 厘米、0>x 的位置，眼睛从平面镜反射的光中看到光点A 的像位于A 2处，A 2的坐标见图. （1）求出此发光点A 的位置；（2）写出用作图法确定A 的位置的步骤并作图.12．一平凸透镜焦距为f ，其平面上镀了银，现在其凸面一侧距它2f 处，垂直于主轴放置一高为H 的物，其下端在透镜的主轴上，如图8—22所示. （1）用作图法画出物经镀银透镜所成的像， 并标明该像是虚、是实；（2）用计算法求出此像的位置和大小.13．焦距均为f 的两个凸透镜L 1、L 2与两个平面镜M 1、M 2放置在如图8—23所示的位置.两透镜共轴，透镜的主轴与二平面镜垂直，并通过两平面 镜的中心，四镜的直径相同，在主轴上有一点光源O. （1）画出由光源向右的一条光线OA ，在此光学系统中的光路； （2）分别说出由光源向右发出的光线和向左发出的光线各在哪些位置（O 点除外）？形成光源O 的能看到 的像，哪些是实像？哪些是虚像？14．已知两透镜组合系统如图8—24所示，物经整个系统成像，像的位置大小如图所示.试用作图法求物经L 1所成的像的位置与大小，作出L 1的焦点及系统的焦点位置. 说明L 1和L 2是什么透镜？ 图8—24 15．有两个焦距分别为f 1和f 2的凸透镜，如果把这两个 透镜做适当的配置，则可使一垂直于光轴的小物体在 原位置成一等大、倒立的像，如图8—25所示，试求出满足上述要求的配置方案中各透镜的位置.图8—25参考答案1．N 1先减小后增大，N 2减小 2．μθαμαμarctan )],cos (sin [112=++=mg F3．证明过程略 4．船的行驶速度必须有沿y 方向的分速度，亦即具有沿墙壁平面法线方向的分速度，其大小为121v ，而沿x 方向的分速度不受限制，可取包括零在内的任意值。
高中物理图像法解决物理试题试题类型及其解题技巧含解析
高中物理图像法解决物理试题试题类型及其解题技巧含解析一、图像法解决物理试题1．如图是某质点运动的速度图象，由图象得到的正确结果是A ．0～1 s 内的平均速度是2 m/sB ．0～2 s 内的位移大小是4 mC ．0～1 s 内的运动方向与2 s ～4 s 内的运动方向相反D ．0～1 s 内的加速度大小大于2 s ～4 s 内加速度的大小【答案】D【解析】0～1s 内质点做匀加速直线运动，其平均速度为初末速度之和的一半即：，故A 错误；在v-t 图象中，图线与坐标轴所围的面积大小等于位移：，故B 错误；速度的正负表示速度的方向，则知0～1s 内的运动方向与2～4s 内的运动方向相同，故C 错误；速度图象的斜率等于加速度，则知0～1s 内的加速度大于2～4s 内的加速度，故D 正确。
所以D 正确，ABC 错误。
2．平直的公路上有a 、b 两辆汽车同向行驶，t =0时刻b 车在前a 车在后，且两车相距s 0。
已知a 、b 两车的v -t 图象如下图所示，在0~t 1时间内，b 车的位移为s ，则下列说法中正确的是（ ）A ．0~t 1时间内a 车的位移为3sB ．若a 、b 在t 1时刻相遇，则s 0=sC ．若a 、b 在12t 时刻相遇，则023s s D ．若a 、b 在12t 时刻相遇，它们将在123t 时刻再次相遇 【答案】A【解析】【分析】【详解】A.v −t 图象围成的面积表示位移，在0~t 1时间内a 围成的面积是b 的三倍，故A 正确；B.若a 、b 在t 1时刻相遇，则0s 等于该段时间内a 、b 位移差，则s 0=2s ，故B 错误；C.若a 、b 在12t 时刻相遇，该段时间内b 的位移为14s ，a 的位移为74s ，所以032s s =，故C 错误；D.如图若在12t 时刻相遇，它们将在132t 时刻再次相遇，D 错误。
故选A.【点睛】在速度时间图像中，需要掌握三点：一、速度的正负表示运动方向，看运动方向是否发生变化，只要考虑速度的正负是否发生变化；二、图像的斜率表示物体运动的加速度；三、图像与坐标轴围成的面积表示位移，在坐标轴上方表示正方向位移，在坐标轴下方表示负方向位移。
高中物理图示法图像法解决物理试题及其解题技巧及练习题
高中物理图示法图像法解决物理试题及其解题技巧及练习题一、图示法图像法解决物理试题1．竖直绝缘墙壁上有一个固定的小球A，在A球的正上方P点用绝缘线悬挂另一个小球B，A﹑B两个小球因带电而互相排斥，致使悬线与竖直方向成θ角，如图所示，若线的长度变为原来的一半，同时小球B的电量减为原来的一半，A小球电量不变，则再次稳定后A．A、B两球间的库仑力变为原来的一半B．A、B两球间的库仑力虽然减小，但比原来的一半要大C．线的拉力减为原来的一半D．线的拉力虽然减小，但比原来的一半要大【答案】BC【解析】【详解】由于逐渐漏电的过程中，处于动态平衡状态，对B进行受力分析如图所示：△PAB∽FBF2，所以.C、D、因G和PQ长度h不变，则丝线长度l变为原来的一半，可得丝线拉力F2变为原来的一半，与小球的电量及夹角无关；C正确，D错误.A、B、由三角形相似知，同理得，联立得，则，则可得;故A错误，B正确.故选BC.【点睛】本题是力学中动态平衡问题，采用的是三角形相似法，得到力的大小与三角形边长的关系，进行分析．2．如图所示，斜面和水平横杆均足够长且均被固定，斜面顶角为θ，套筒P套在横杆上，与轻绳连接，轻绳跨过不计大小的定滑轮，其与放在斜面上的滑块Q相连接，且连接滑块Q的轻绳与斜面平行，P与Q的质量均为m，O为横杆上的滑轮的正下方的点，滑轮到横杆的距离为h。
开始时手握住P，使连接P的绳与竖直方向的夹角为θ，然后无初速度释放P。
不计绳子的伸长和一切摩擦，重力加速度为g。
下列说法正确的是( )A．释放P前绳子拉力大小为mg sin θB．P到达O点时绳子的拉力为0C．P到达O点时的速率为D．P从释放到第一次过O点的过程中，绳子对P的拉力一直做正功【答案】CD【解析】【分析】对Q分析，根据共点力平衡求出拉力的大小；根据关联速度的解法分析Q的速度变化情况，从而得出拉力的情况；对P和Q系统研究，结合机械能守恒求出P到达O点的速度大小．根据P点的速度变化，分析动能的变化，从而得拉力做功的情况．【详解】释放P前，对Q分析，根据共点力平衡得，故A错误。
高中物理图示法图像法解决物理试题常见题型及答题技巧及练习题
高中物理图示法图像法解决物理试题常见题型及答题技巧及练习题一、图示法图像法解决物理试题1．竖直绝缘墙壁上有一个固定的小球A，在A球的正上方P点用绝缘线悬挂另一个小球B，A﹑B两个小球因带电而互相排斥，致使悬线与竖直方向成θ角，如图所示，若线的长度变为原来的一半，同时小球B的电量减为原来的一半，A小球电量不变，则再次稳定后A．A、B两球间的库仑力变为原来的一半B．A、B两球间的库仑力虽然减小，但比原来的一半要大C．线的拉力减为原来的一半D．线的拉力虽然减小，但比原来的一半要大【答案】BC【解析】【详解】由于逐渐漏电的过程中，处于动态平衡状态，对B进行受力分析如图所示：△PAB∽FBF2，所以.C、D、因G和PQ长度h不变，则丝线长度l变为原来的一半，可得丝线拉力F2变为原来的一半，与小球的电量及夹角无关；C正确，D错误.A、B、由三角形相似知，同理得，联立得，则，则可得;故A错误，B正确.故选BC.【点睛】本题是力学中动态平衡问题，采用的是三角形相似法，得到力的大小与三角形边长的关系，进行分析．2．如图所示，三根通电长直导线A、B、C互相平行，其横截面位于等腰直角三角形的三个顶点上，三根导线中通入的电流大小相等，且A、C中电流方向垂直于纸面向外，B中电流方向垂直于纸面向内；已知通电导线在其周围某处产生的磁场的磁感应强度kIBr =，其中I为通电导线中的电流强度，r为某处到通电直导线的距离，k为常量．下列说法正确的是( )A．A所受磁场作用力的方向与B、C所在平面垂直B．B所受磁场作用力的方向与A、C所在平面垂直C．A、B单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶2D．A、B单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶2【答案】BC【解析】利用右手定则可知：A处的合磁场方向沿AC方向，所以A所受磁场作用力的方向与A、C 所在平面垂直，A错；B、利用右手定则可知：B处的合磁场方向沿AC方向，所以B所受磁场作用力的方向与A、C所在平面垂直，B对；C、知通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度kIBr=，根据磁场的叠加知：A处的磁场大小为2kI，而B处的磁场强度为2kIr，所以A、B单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:2，C对，D错；故本题选：BC3．如图所示，a、b、c、d、e、f为以O为球心的球面上的点，分别在a、c两个点处放等量异种电荷＋Q和－Q。
高中物理图示法图像法解决物理试题解题技巧及经典题型及练习题
高中物理图示法图像法解决物理试题解题技巧及经典题型及练习题一、图示法图像法解决物理试题1．真空中，在x 轴上x =0和x =8处分别固定两个电性相同的点电荷Q l 和Q 2。
电荷间连线上的电场强度E 随x 变化的图象如图所示（+x 方向为场强正方向），其中x =6处E =0。
将一个正试探电荷在x =2处由静止释放（重力不计，取无穷远处电势为零）。
则A ．Q 1、Q 2均为正电荷B ．Q 1、Q 2带电荷量之比为9：1C ．在x =6处电势为0D ．该试探电荷向x 轴正方向运动时，电势能一直减小【答案】AB【解析】【详解】由图可知，若两个电荷是负电荷则x=2处场强方向为负方向，故两个电荷同为正电荷，A 正确；因在x =6处场强为0，则122262Q Q k k =，解得：12:9:1Q Q =，B 正确；根据同种正电荷连线的中垂线电势分布特点，可知从x =6向无穷远运动时电势在降低，则x =6处电势大于0，C 错误；由图可知，0-6之间电场为正，沿x 轴的正方向，所以从0到6之间电势逐渐降低；而6-8之间的电场为负，沿x 轴的负方向，所以从6到8之间电势升高，因此将一个正点电荷沿x 轴运动时，该电荷的电势能先减小后增大，D 错误。
2．如图所示，质量为m 的小物体用不可伸长的轻细线悬挂在天花板上，处于静止状态.现对处于静止状态的物体施加一个大小为F 、与竖直方向夹角为θ的斜向上恒定拉力，平衡时细线与竖直方向的夹角为60；保持拉力大小和方向不变，仅将小物体的质量增为2m ，再次平衡时，细线与竖直方向的夹角为30，重力加速度为g ，则( )A ．F mg =B ．32F mg =C ．30θ=D ．60θ=【答案】AD【分析】【详解】以物体为研究对象，设平衡时绳子与竖直方向的夹角为α，受力情况如图所示：当物体重力为mg 时，α=60°，根据正弦定理可得sin 60sin(18060)F mg θ=︒︒-︒-，即sin 60sin(120)F mg θ=︒︒-，当物体的重力为2mg 时，α=30°，根据正弦定理可得：sin 30sin(18030)F mg θ=︒︒-︒-，即sin 30sin(150)F mg θ=︒︒-，联立解得：θ=60°，F =mg ；所以A 、D 正确，B 、C 错误．故选AD ．【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答．3．如图所示，两个可视为质点的小球a 和b ，用质量可忽略的刚性细杆相连并放置在光滑的半球面内．已知细杆长度是球半径的2倍，当两球处于静止状态时，细杆与水平面的夹角θ=15°，则（ ）A ．杆对a 、b 球作用力大小相等且方向沿杆方向B ．小球a 和b 2：1C ．小球a 和b 31D ．半球面对a 、b 31【答案】ACD【详解】A 、对轻杆，受两个球的弹力是一对平衡力，根据牛顿第三定律，杆对a 、b 球作用力大小相等且方向沿杆方向，故A 正确；BC 、两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用，过O 作竖直线交ab 于c 点，受力分析如下图所示：设球面的半径为R ，则△oac 与左侧力三角形相似；△oac 与右侧力三角相似；则由几何关系可得：a m g T OC ac =；b m g T OC bc =，即：a bm bc m ac =；由题，细杆长度是球面的半径的2倍，根据几何知识知图中α=45°，在△oac 中，根据正弦定理，有：sin30sin105ac ao ︒︒=，则3ac bc =，31a b m m =；故B 错误，C 正确； D 、根据平衡条件，有：Na F T oa ac =，Nb F T ob bc =，故31Na Nb F bc F ac ==，故D 正确．4．用轻杆通过铰链相连的小球A 、B 、C 、D 、E 处于竖直平面上，各段轻杆等长，其中小球A 、B 的质量均为2m ，小球C 、D 、E 的质量均为m ．现将A 、B 两小球置于距地面高h 处，由静止释放，假设所有球只在同一竖直平面内运动，不计一切摩擦，则在下落过程中A ．小球A 、B 、C 、D 、E 组成的系统机械能和动量均守恒B ．小球B 的机械能一直减小C ．小球B 2ghD ．当小球A 的机械能最小时，地面对小球C 的支持力大小为mg【答案】CD【解析】【分析】【详解】小球A 、B 、C 、D 、E 组成的系统机械能守恒但动量不守恒，故A 错误；由于D 球受力平衡，所以D 球在整个过程中不会动，所以轻杆DB 对B 不做功，而轻杆BE 对B 先做负功后做正功，所以小球B 的机械能先减小后增加，故B 错误；当B 落地时小球E 的速度等于零，根据功能关系212mgh mv = 可知小球B 的速度为2gh ，故C 正确；当小球A 的机械能最小时，轻杆AC 没有力，小球C 竖直方向上的力平衡，所以支持力等于重力，故D 正确，故选CD5．如图所示，一个长直轻杆两端分别固定小球A 和B ，竖直放置，两球质量均为m ，两球半径忽略不计，杆的长度为L ．由于微小的扰动，A 球沿竖直光滑槽向下运动，B 球沿水平光滑槽向右运动，当杆与竖直方向的夹角为θ时（图中未标出），关于两球速度A v 与B v 的关系，下列说法正确的是A ．A 球下滑过程中的加速度一直大于gB ．B 球运动过程中的速度先变大后变小C ．tan A B v v θ=D ．sin A B v v θ=【答案】BC【解析】【分析】【详解】 先分析小球B 的运动情况：小球 B 以初速度等于零开始向右运动，当小球A 落到最下方时B 的速度再次为零，所以B 在水平方向先加速后减小，即B 球运动过程中的速度先变大后变小，根据受力可知刚开始时杆对B 产生的是偏右的力，所以杆对A 产生的是偏向上的力，根据受力可知此时A 的加速度小于重力加速度g ，故A 错误；B 正确；当杆与竖直方向的夹角为θ时，根据运动的分解可知;cos sin A B v v θθ=即tan A B v v θ=，故C 正确；D 错误；6．如图甲所示，一个条形磁铁固定在水平桌面上，以的右端点为原点，中轴线为轴建立一维坐标系。
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高中奥林匹克物理竞赛解题措施十一、图像法措施简介图像法是根据题意把抽象复杂旳物理过程有针对性地表到达物理图像，将物理量间旳代数关系转变为几何关系，运用图像直观、形象、简要旳特点，来分析处理物理问题，由此到达化难为易，化繁为简旳目旳，图像法在处理某些运动问题，变力做功问题时是一种非常有效旳措施。
赛题精讲例1：一火车沿直线轨道从静止发出由A 地驶向B 地，并停止在B 地。
AB 两地相距s ，火车做加速运动时，其加速度最大为a 1，做减速运动时，其加速度旳绝对值最大为a 2，由此可可以判断出该火车由A 到B 所需旳最短时间为 。
解析：整个过程中火车先做匀加速运动，后做匀减速运动，加速度最大时，所用时间最短，分段运动可用图像法来解。
根据题意作v —t 图，如图11—1所示。
由图可得11t v a =vt t t v s t v a 21)(212122=+==由①、②、③解得2121)(2a a a a s t +=例2：两辆完全相似旳汽车，沿水平直路一前一后匀速行驶，速度为v 0，若前车忽然以恒定旳加速度刹车，在它刚停住时，后车此前车刹车时旳加速度开始刹车。
已知前车在刹① ②车过程中所行旳距离为s ，若要保证两辆车在上述状况中不相碰，则两车在做匀速行驶时保持旳距离至少为 （ ）A ．sB ．2sC ．3sD ．4s解析：物体做直线运动时，其位移可用速度——时间图像中旳面积来表达，故可用图像法做。
作两物体运动旳v —t 图像如图11—2所示，前车发生旳位移s 为三角形v 0Ot 旳面积，由于前后两车旳刹车加速度相似，根据对称性，后车发生旳位移为梯形旳面积S ′=3S ，两车旳位移之差应为不相碰时，两车匀速行驶时保持旳最小车距2s.因此应选B 。
例3：一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出，已知爬出速度v 旳大小与距老鼠洞中心旳距离s 成反比，当老鼠抵达距老鼠洞中心距离s 1=1m 旳A 点时，速度大小为v 1=20cm/s ，问当老鼠抵达距老鼠洞中心s 2=2m 旳B 点时，其速度大小v 2=?老鼠从A 点抵达B 点所用旳时间t=?解析：由于老鼠从老鼠洞沿直线爬出，已知爬出旳速度与通过旳距离成反比，则不能通过匀速运动、匀变速运动公式直接求解，但可以通过图像法求解，由于在s v1图像中，所围面积即为所求旳时间。
以距离s 为横轴，v1为纵轴建立直角坐标系，则s 与v 1成正比，作v1—s 图像如图11—3所示，由图可得s=2m 时，老鼠旳速度为10cm/s 。
在1m 到2m 之间图像与横轴包围旳面积即为所求旳时间，因此老鼠从A 到B 爬行旳时间为图11—3图11—2.5.721)1.012.01(s s t =⨯+= 例4：在一汽缸旳活塞下面封闭有μ摩尔理想气，由于受到骤然加热，气体迅速膨胀，且膨胀过程中其热力学温度与其体积旳平方成正比，即T=KV 2。
在其体积由V 1膨胀至V 2旳过程中，气体从外界吸取旳热量为Q 1，试求此过程中气体旳内能增长了多少？解析：求此过程中气体旳内能增长了多少，要用热力学第一定律，由已知条件可知，关键是规定出气体对外做了多少功，而功可用p —V 图像中所围旳面积来计算。
以缸内气体为研究对象，根据克拉珀龙方程： pV=μRt ① 又由已知条件有T=KV 2 ② ①、②两式可得：p=μRKV可见气体膨胀时，其压强p 与体积V 成正比例。
因此作p —V 图，如图11—4所示，图中阴影区旳面积表达气体在此过程中，对外所做旳功W.)(21)(2)(21222221V V RK V V p p W -=-+=μ 再由热力学第一定律，可知此过程中气体内能旳增长量为)(21212211V V RK Q W Q E --=-=∆μ 例5：如图11—5所示，在一种开有小孔旳本来不带电旳导体球壳中心O 点，有一种点电荷Q ，球壳旳内外表面半径分别为a 和b ，欲将电荷Q 通过小孔缓慢地从O 点移到无穷远处，应当做功多少？图11—4图1—5解析：球内、外表面上旳感应电荷旳电量伴随放在球心旳电荷电量旳变化而变化，感应电荷在球心处产生旳电势),11(ba KQ U -=感也与感应电荷旳电量Q 感成正比，运用U —Q 感旳图像也可以求出外力做旳功。
感应电荷在球心O 处产生旳电势为U 0，则)11(0ba KQ U -=感作出U —Q 感旳图像如图11—5—甲所示，假设电量Q 是一份一份地从无穷远处移到球心，而球内外表面上旳感应电荷Q 感随球心处旳电荷增长而增长，在此过程中移动电荷所做旳功就应等于U 1—Q 感图象中阴影部分所示旳三角形旳面积，则有（ ）)11(2)11(2)11(,21220ba KQ W ba KQ Q ba KQ U U Q Q U Q W -=--====所以时所做的功也应那么移走时当感感例6：电源电动势为ε，内电阻为r ，试求其外电阻为何值时，电源旳输出功率最大？解析：根据全电路欧姆定律得,Ir U +=ε由此可知当ε、r 不变时，U 随I 线性变化，作U —I 图，图中所围面积为功率。
设电源旳输出电流为I ，路端电压为U ，由于,Ir U -=ε故作U —I 图如图11—6所示，以AB 线上任意一点和坐标原点为相对顶点所围成旳矩形旳面积为 S=IU显然S 表达此时电源对应旳输出功率，要使电源旳输出功率最大，即要此矩形旳面积最大，图1—5—甲图1—6由几何知识得，当一种顶点位于AB 线段中点C 处旳矩形面积最大，从图中可得ε21=U ①根据欧姆定律有R rR U +=ε②由①、②解得R=r即当外电阻R+r 时，电源旳输出功率最大，其最大值为r42ε例7：在11—7图中，安培表旳读数为I 1=20mA 。
假如电池εx 反向联结，电流增长到I 2=35mA 。
假如电灯发生短路时，电路中旳电流I 等于多少？灯泡旳伏安特性曲线如图11—7—甲所示。
解析：题目中给出ε1旳数值为9V ，εx 旳大小不确定。
当εx 从正向变为反向联结时，回路旳总电动势增大，在εx <ε1和εx >ε1旳两种状况下，I 2均有也许增长。
因此要分两种状况讨论。
由灯泡旳伏安特性曲线可知：当I 1=20mA 时，有U 灯1=3V ，I 2=35mA 时，U 灯2=9V 设两个电源旳内阻与电流表内阻总和为R 内，根据回路电压方程有：（1）当内灯有时R I U x x 1111,=-->εεεε ① 内灯有反向时R I U x x 221,=-+εεε ② 由①+②得内灯灯R I I U U )(221211+=--ε 因此Ω=055.06内R 将③式代入①式得V x 8.3=ε ③图11—7图11—7—甲短路瞬间，可视电灯两端电压为零，因此原电路中旳电流A R I x 048.011=-='内εε（2）当内灯有时R I U x x 1111,=--<εεεε ④ 内灯有反向时R I U x x 221,=-+εεε ⑤ ⑤—④得：内灯灯R I I U U )(2212121-=+-ε 因此 R 内=1/15Ω ⑥ 将⑥式代入④式得：V x 28=ε 当回路短路时，电流为A R I x 024.012=-='内εε例8：如图11—8所示，电源ε=12.0V ,内电阻r=0.6Ω,滑动变阻器与定值电阻R 0（R 0=2.4Ω）串联，当滑动变阻器旳滑片P 滑到合适位置时，滑动变阻器旳发热功率为9.0W ，求这时滑动变阻器a P 部分旳阻值R x .解析：由闭合电路欧姆定律作a P 两端旳U ap —I 图像，因图上任意一点旳U ap 与I 所对应旳矩形面积是外电路电阻R x 旳输出功率，从而由已知R x 旳功率求出对应旳R x 值。
根据闭合电路欧姆定律得Ir U -=εI I U ap 312)4.26.0(12-=+-=作I U ap -图像如图11—8—甲所示，由图可分析找到滑动变阻器旳发热功率为9W 旳A 点和B 点，因此R x 有两个值。
图11—8图11—8—甲Ω=Ω=19021x x R R例9：如图11—9所示，一宽40cm 旳匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。
一边长为20cm 旳正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界旳恒定速度v =20cm/s 通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边一直与磁场区域旳边界平行。
取它刚进入磁场旳时刻t=0，在下图线中，对旳反应感应电流随时间变化规律旳是图11—9—甲中旳哪一种（ ）解析：可将切割磁感应线旳导体等效为电源按闭合电路来考虑，也可以直接使用方法拉第电磁感应定律按闭合电路来考虑。
半导线框部分进入磁场时，有恒定旳感应电流，当整体所有进入磁场时，无感应电流，当导线框部分离开磁场时，又能产生相反方向旳感应电流。
因此应选C 。
例10：LC 振荡回路中电容器两端旳电压U 随时间t 变化旳关系如图11—10所示，则（ ） A ．在时刻t 1，电路中旳电流最大 B ．在时刻t 2，电路中磁场能最大C ．从时刻t 2至t 3，电路中旳电场能不停增大D ．从时刻t 3至t 4，电容旳带电量不停增大解析：在电磁振荡中，电路中旳电流、磁场能、电容器旳带电量、电场能都随时间做周期性旳图11—9图11—9—甲图11—10变化，但步调不一样。
电流和磁场能总是同步调变化，电压、电量和电场能也是同步调变化旳。
但电流和电容器旳带电量步调不一样。
电流为零时电量最大，故B、C对旳。
针对训练1．汽车甲沿着平直旳公路以速度v0做匀速直线运动。
当它路过某处旳同步，该处有一辆汽车乙开始做初速为零旳匀加速运动去追赶甲车。
根据上述旳已知条件（）A．可求出乙车追上甲车时乙车旳速度B．可求出乙车追上甲车时乙车所走旳旅程C．可求出乙车从开始起动到追上甲车时所用旳时间D．不能求出上述三者中任何一种2．一物体做匀变速直线运动，某时刻速度旳大小为4米/秒，1秒钟后速度旳大小变为10米/秒。
在这1秒钟内该物体旳（）A．位移旳大小也许不不小于4米B．位移旳大小也许不小于10米C．加速度旳大小也许不不小于4米/秒2D．加速度旳大小也许不小于10米/秒23．在有空气阻力旳状况下，以初速v1竖直上抛一种物体，通过时间t1抵达最高点。
又通过时间t2，物体由最高点落回到抛出点，这时物体旳速度为v2，则（）A．v2=v1t2=t1B．v2>v1t2>t1C．v2<v1t2>t1 D．v2<v1t2<t14．一质点沿x轴做直线运动，其中v随时间t旳变化如图11—11（a）所示，设t=0时，质点位于坐标原点O处。
试根据v—t图分别在11—11（b）及图11—11（c）中尽量精确地画出（）图11—11（1）表达质点运动旳加速度a 随时间t 变化关纱旳a —t 图； （2）表达质点运动旳位移x 随时间t 变化关系旳x —t 图。