物理圖像題分類解析

一、 利用物理圖像比較物理量

例1 （2004年連云港卷）質(zhì)量相等、初溫相同的水和酒精，分別用兩個(gè)相同的加熱器加熱（不計(jì)熱量損失），加熱過(guò)程中溫度隨時(shí)間的變化圖線如圖1所示。關(guān)于a、b兩種液體的鑒別結(jié)論正確的是（）。

A. a的比熱容大，是水

B. a的比熱容大，是酒精

C. b的比熱容大，是水

D. b的比熱容大，是酒精

解析 這類試題可采用控制變量法來(lái)解答。作縱軸平行線，以控制加熱時(shí)間相同，該平行線與圖線a、b的交點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)溫度Ta、Tb。由于用相同的加熱器加熱，因此控制加熱時(shí)間相同即控制水和酒精吸收的熱量相同。從圖像可知水和酒精的初溫相同，又Ta＞Tb，所以它們的溫度變化量ΔTa＞ΔTb。根據(jù)Q吸=cmΔT可知，兩者質(zhì)量相等，吸熱相等時(shí)，cb＞ca。所以b為水，a為酒精，正確選項(xiàng)為C。

二、 根據(jù)規(guī)律選擇圖像

例2 （2005年哈爾濱卷）用穩(wěn)定的熱源給冰均勻加熱，圖2中能正確描述冰溶化規(guī)律的是（）。[已知冰的比熱容是c冰=2.1×103 J/（kg·℃）]

解析 由于冰是晶體，溶化時(shí)溫度不變，所以排除選項(xiàng)A。冰溶化后變?yōu)樗?，吸熱要升溫，由于水的比熱容大于冰的比熱容，在質(zhì)量相同、吸收熱量相同時(shí)，水的溫度變化小。所以正確選項(xiàng)為C。

例3 （2004年煙臺(tái)卷）圖3是使用汽車打撈水下重物的示意圖。在重物從水底拉到井口的過(guò)程中，汽車以恒定速度向右運(yùn)動(dòng)，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，四位同學(xué)畫(huà)出了汽車功率（P）隨時(shí)間（t）變化的圖像（圖4），其中正確的是（）。

解析 由P＝W/t＝Fv可知，v不變時(shí)，P與F成正比。整個(gè)過(guò)程中汽車對(duì)物體的拉力F的大小變化可分三個(gè)階段：第一個(gè)階段物體從水底升到物體上表面與水面相平，物體的重力G與水的浮力F浮不變，根據(jù)F=G-F浮，F(xiàn)也不變；第二階段物體上表面與水面相平到物體剛離開(kāi)水面，F(xiàn)浮逐漸變小，根據(jù)F=G-F浮，F(xiàn)逐漸變大；第三階段物體從剛離開(kāi)水面直到物體達(dá)到井口，F(xiàn)=G保持不變。所以F變化情況是先不變后變大再不變。由于P與F成正比，所以P的變化情況也是先不變后變大再不變。正確選項(xiàng)為C。

三、 利用圖像獲取信息

例4 （2005年南昌卷）如圖5所示是海波的熔化圖像，根據(jù)該圖像能夠獲得合理的信息有：信息一：海波的初溫

為25 ℃；信息二：_____________；信息三：_______________。

解析 這類題目主要抓住圖像中的特殊點(diǎn)、特殊線段的特點(diǎn)以及圖像的變化趨進(jìn)行分析，從中獲取信息。從本題圖像中可獲取信息：海波是晶體，海波熔點(diǎn)是50 ℃，海波熔化過(guò)程進(jìn)行了4 min。

例5 （2005年呼和浩特卷）李明同學(xué)做“比較兩種材料保溫性能的實(shí)驗(yàn)”，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪制了下面表示“水溫與時(shí)間關(guān)系”的圖像（圖6），實(shí)驗(yàn)過(guò)程中室溫保持不變。請(qǐng)你根據(jù)圖像回答。

1.①和②哪種材料保溫性能好？答：___________________。

2.當(dāng)時(shí)室溫大約是多少？答：____________________。

解析 從圖像上看出對(duì)應(yīng)材料①的水溫變化較緩，所以材料①保溫性能較好。當(dāng)時(shí)室溫大約是20 ℃。

四、 利用圖像進(jìn)行計(jì)算

例6 （2004年南京卷）在某一溫度下，兩個(gè)電路元件A和B中的電流與兩端電壓的關(guān)系如圖7所示。

1.由圖可知，元件__________中的電流與它兩端電壓之間的關(guān)系遵循歐姆定律。

2.將A和B并聯(lián)后接在電壓為2.0 V的電源兩端，求元件A的電功率及通過(guò)A和B的總電流。

解析 A圖像是一直線，表示電壓與電流成正比例函數(shù)圖像，所以A的電流與它兩端電壓之間的關(guān)系遵循歐姆定律。A和B并聯(lián)后接在電壓為2.0 V的電源兩端時(shí)，A和B的電壓都為2.0 V。從圖像中可得到這時(shí)A和B的電流分別為0.4 A、0.3 A，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)，通過(guò)A和B的總電流為0.7 A，根據(jù)P＝UI，可求得A的電功率為0.8 W。

五、 繪制圖像

例7 （2005年南昌卷）望望同學(xué)在探究重力的大小跟什么因素有關(guān)時(shí)，把質(zhì)量不同的鉤碼吊在彈簧測(cè)力計(jì)下面，測(cè)量它們所受的重力，他把測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄在下表中。請(qǐng)你在如圖8所示的坐標(biāo)中幫助他標(biāo)明適當(dāng)?shù)臉?biāo)度（要求合理利用這些坐標(biāo)格），根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)中描點(diǎn)作出重力與質(zhì)量關(guān)系的圖像。

根據(jù)圖像，得出結(jié)論是____________，在物理中可用式子____________表示_________。

解析 這類試題可將表格中每組數(shù)據(jù)作為點(diǎn)的坐標(biāo)，在坐標(biāo)圖像中標(biāo)出表示這些坐標(biāo)的點(diǎn)，然后用平滑的線順次連接這些點(diǎn)，就可得到圖像，如圖8。從本題圖像中可以發(fā)現(xiàn)G與m成正比，在物理中可用式子G＝mg表示重力。

例8 （2004年吉林卷）一個(gè)靜止在海上的潛水艇模型，在啟動(dòng)之后，4 min內(nèi)勻速豎直下潛20 m，而后沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)4 min。請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出潛水艇模型8 min內(nèi)所受海水壓強(qiáng)和時(shí)間關(guān)系圖像。（ρ海水=1.03×103 kg/m3，g=10 N/kg，潛水艇模型體積和大氣壓強(qiáng)均不計(jì)）

解析 設(shè)潛艇的速度為v。下潛深度h時(shí)所受海水壓強(qiáng)p=ρ海水gh=ρ海水gvt，在ρ海水、gv不變時(shí)，p與t成正比。后4 min中，模型水平運(yùn)動(dòng)，p保持不變，是平行于橫軸的線段。圖像如圖9。

例9 （2005年呼和浩特卷）圖10（1）是勻速直線運(yùn)動(dòng)的“路程與時(shí)間關(guān)系”的圖像。請(qǐng)你根據(jù)（1）圖在（2）圖中畫(huà)出同一物體的“速度與時(shí)間關(guān)系”的圖像。

解析 由原圖像可知，s與t圖像是正比例函數(shù)圖像，說(shuō)明物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度保持不變。由s-t圖像可求出速度為2 m/s，所以v-t圖像如圖（2）。