专题二 图像表格类题解答技巧
一、图像、表格类题型概述
图像表格型试题在物理中考试卷中占有很大比例,也是中考试题中必有的固定题型,其原因是这类题目能很好的表示所学物理知识点和物理变化规律,考察目标的知识面宽。
图像、表格信息题就是以图像和数据表格为试题的信息源,围绕材料而精心设计的题型。图像、表格信息题命题内容的取材非常广泛,可以包括力、热、电、光、能量等知识,并不局限于教材或教科书,有的取材于教材,有的取材于生活中的常见现象或常用电器,有的涉及于日常生活。试题的形式有选择题、填空题、计算题、实验探究题等。
试题是对学生能力的综合考查。主要涉及实验设计能力,数据读取、分析与处理能力,图像的识别与分析能力,运用数学工具的能力,以及灵活运用一些物理概念、规律与原理解决简单问题的能力。
二、图像、表格类题型特点
1.图像类:图像题是能力要求较高的一种题型。要求学生不仅能正确理解图像含义,而且能用物理学语言准确描述图像。通过分析图象,从中找到物理规律,同时可以考查学生将图像转换成文字,或把文字转换成图像的能力,乃至图像间相互转换的能力。
图像题的类型很多,有坐标识别型、单一曲线型、多重曲线型等。重要的是要能够通过数据、曲线、物理量把握图像特征,找出已知和未知间的联系。无论怎么复杂,关键是数形结合,数就是图像中的点—起点、转折点和终点;形就是曲线特征、坐标含义。
2.表格类:这是一类把许多物理数据及其他资料用表格形式进行统计,呈现给考生的一类考题。
表格一般有横向内容和纵向内容,纵横交叉处就是对应的数据或其他资料。有效信息就在其中。解题思路可分为三步:第一步:弄清表格设置的目的;行和列各有哪些内容(包括单位、说明);行、列各有什么规律。第二步:理解表格的行、列含义。表格有陈列类、比较类等,目的是把文字叙述变成表格形式,简单明了,其中表达的信息也是一目了然。第三步:挖掘表格隐含信息,联系物理知识进行分析、比较和推理,弄清表格告诉什么,题目要回答什么。
技巧一:直接法
直接法是从题干给出的图像或表格信息中,直接读出其所包含的物理现象、物理规律或解题思路,对要解答的问题进行直接判断。直接法适用于图像、表格给出信息比较单一,能够直接读出或使用所学规律进行解答的题目类型。
【例题展示】
例题1(2019?宁夏)小明同学在研究液体内部压强的规律时,用甲、乙两种液体多次实验,根据实验数据画出了如图所示液体压强随深度变化的图象。则甲、乙两种液体的密度的关系是ρ甲________ρ乙(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】大于。
【解析】由图可知,两液体的深度均为h0时,液体的压强关系为p甲>p乙,由p=ρgh的变形式ρ=可知,甲、乙两种液体的密度的关系是ρ甲>ρ乙。
【跟踪训练】
1.(2019?大庆)在一年一度的大庆市“黎明湖端午龙舟赛”中,有人对某组在平行赛道上比赛的甲乙两队龙舟的速度与时间关系进行了仔细研究,得出了甲乙的速度与时间关系图象如图。根据图象可知,下列说法正确的是( )
A.0﹣t1时间内两队所走距离相等 B.t1时刻甲队比乙队运动得快
C.t1时刻甲队超过乙队 D.t1时刻甲乙两队速度相等
2.(2019?泸州)甲、乙两车在一平直公路上沿同一方向运动,其中甲车做匀速直线运动。甲、乙两车的位置x随时间t变化的图象如图所示。下列说法中正确的是( )
A.在t=0时刻,甲、乙两车在同一位置
B.在0到t1时间内,甲、乙两车的速度相等
C.在t1到t2时间内,甲、乙两车通过的路程相等
D.在0到t2时间内,乙车做匀速直线运动
3.(2019?雅安)如图为某物质熔化时温度随加热时间变化的图象,下列说法中不正确的是( )
A.该物质是晶体,熔点为0℃ B.熔化过程持续了3min
C.该物质在B、C两点温度、内能都相等 D.该物质在AB段的比热容比在CD段小
4.(2019?青岛)如图为甲、乙两种物质的m﹣V图象。下列说法正确的是( )
A.体积为20cm3的甲物质的质量为10g B.乙物质的密度与质量成正比
C.甲物质的密度比乙的密度小 D.甲、乙质量相同时,乙的体积是甲的2倍
5.(2019?大庆)汽车在平直公路上以速度V0匀速行驶,发动机功率为P0,牵引力为F0,t1时刻开始,司机减小了油门,使汽车保持恒定功率P行驶,到t2时刻,汽车又开始做匀速直线运动,速度为v,已知运动过程中汽车所受阻力f恒定不变,汽车牵引力F随时间变化的图象如图所示,则( )
A.t1至t2时间内,汽车做加速运动 B.F0=2f
C.t2时刻之后,汽车将保持功率P0行驶 D.v=v0
6.(2019?盘锦)在探究“电流与电阻关系”实验中,某同学根据实验数据作出如图所示的图象,下列说法正确的是( )
A.导体中的电流与导体的电阻成正比
B.电源至少选用两节新干电池
C.换用2Ω电阻做实验时,需要更换电压表量程
D.多次实验是为了求平均值,以减小实验误差
7.(2019?滨州)质量和温度都相同的甲、乙两种物质,用同样的加热器进行加热,它们温度随时间变化的图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲物质的沸点一定是80℃,乙物质的沸点一定是40℃
B.0﹣6min甲比乙吸收的热量多
C.8﹣10min甲和乙继续吸热,虽然温度各自保持不变,但甲和乙的内能都不断增加
D.甲的比热容大于乙的比热容
8.(2019?青海)在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,利用实验数据作出了如图所示的图象。根据图象,下列说法正确的是( )
A.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
B.通过导体乙的电流与其两端的电压成正比
C.当导体甲两端的电压为2V时,通过导体甲的电流为 0.2A
D.将两导体并联后接在 3V的电源上时,干路中的电流为 0.6A
9.(2019?大连)如图所示是小灯泡的电流与其两端电压的关系图象,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的电阻不变,阻值为7.2Ω
B.小灯泡的电流随其两端电压的增大而增加得越来越快
C.小灯泡的电阻与其两端电压有关,随电压的增大而减小
D.小灯泡的实际功率与其两端电压有关,随电压的增大而增大
技巧二:归纳法
归纳法是根据题干给出的图像或表格信息,对这些信息进行归纳、整理、总结或概括,得出物理现象或规律。利用归纳总结得出的结论,验证物理规律;这类题目要求学生熟练运用物理概念、规律,对要解答的问题进行科学性判断。
【例题展示】
例题2(2019?丹东)小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中,用同一滑轮组进行了3次实验,如图所示,实验数据记录如表。
次数
钩码重/N
购码上升距离/cm
弹簧测力计示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率
1
2
10
0.8
30
83.8%
2
4
10
1.5
30
?
3
6
10
?
30
90.9%
(1)第2次实验中滑轮组的机械效率为________(结果保留一位小数)。
(2)如图丙所示,第3次实验中弹簧测力计的示数为________N。
(3)分析表格中的数据得出结论同一滑轮组,________。
(4)在第2次实验时,如果拉力方向与竖直方向有一定夹角,那么所测得的滑轮组的机械效率将会________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)88.9%;(2)2.2;(3)提升物体的重力越大,机械效率越高;(4)变小。
【解析】(1)第2次实验中滑轮组的机械效率为:η===≈88.9%;(2)如图丙所示,第3次实验中弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.2N;(3)纵向分析表格中的数据得出结论:同一滑轮组,提升物体的重力越大,机械效率越高;(4)弹簧测力计拉动方向偏离了竖直方向,拉力F变大,拉下的距离s不变,总功变大,有用功不变,则滑轮组效率变小。
【跟踪训练】
1.(2019?福建)如图,“验证阿基米德原理”的实验步骤如下:
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G(图甲);
②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中,用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水,读出这时测力计的示数F(图乙);
③测出接水后小桶与水所受的总重力G1(图丙);
④将小桶中的水倒出,测岀小桶所受的重力G2(图丁);
⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力,并比较它们的大小是否相同。
回答下列问题:
(1)物体浸没在水中,受到水的浮力F浮=________,被排开的水所受的重力G排=________。(用上述测得量的符号表示)
(2)指出本实验产生误差的原因(写出两点):
(a)________;
(b)________。
(3)物体没有完全浸没在水中,________(选填“能”或“不能”)用实验验证阿基米德原理。
2.(2019?济宁)小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感觉越明显,由此激发了他想研究水的压强特点的想法。
(1)图1中是小明利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后的实验现象,由此可说明:________。
(2)下表是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据。
序号
深度/cm
橡皮膜朝向
压强计左右液面高度差/cm
1
5
朝上
4.9
2
5
朝下
4.9
3
5
朝侧面
4.9
4
10
朝侧面
9.7
5
15
朝侧面
14.6
根据表中的数据,请回答下列问题:
比较前三组数据,可得出的结论:________;
②比较序号________的三组数据,可得出的结论是水的压强随深度的增加而增大。
(3)早在1648年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图2所示。结果,他只用了几杯水,就把木桶撑破了。此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强与________无关。
(4)我国第一艘深海载人潜水器蛟龙号,是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器。当蛟龙号潜水器下潜到7000m深度时,所受海水的压强为________Pa(g取10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)。
3.(2019?鄂尔多斯)小月和小亮在探究“欧姆定律”的实验,用电阻箱代替定值电阻,电路如图甲所示,已知电源电压恒为6V,电阻箱R1规格为“0~999.9Ω”,滑动变阻器R2的规格为“50Ω 1A”。
(1)小月在探究电流与电阻关系时,分别将R1调到5Ω、10Ω、15Ω和20Ω接入电路,调节R2使电压表示数均为2V,记下对应电流值,依据数据作出I﹣R图象,如图乙所示,根据实验目的分析图象可得出结论________。
(2)小月继续探究电流与电压关系,调节R1和R2的阻值,获取了第一组数据,电压表示数如图丙所示,该电压为________V.接着他保持R2的滑片位置不动,调节R1的阻值,又测得三组数据,如表所示,他分析实验数据后发现通过R1的电流与其两端电压不成正比,请指出实验中存在的问题________。
试验次数
电压U/V
电流I/A
1
0.3
2
4.0
0.20
3
4.5
0.15
4
5.0
0.10
(3)正在他准备重新实验时,小亮巧妙处理了实验数据,做出了某个元件的I﹣U图象,顺利得出了正确结论,请你帮他们在图丁中画出该图象。
(4)与两实验中使用电阻箱实现多次测量的目的相同的是________。
A.测量定值电阻的阻值 B.探究平面镜成像的特点
4.(2019?西宁)小韩用如图1甲所示的电路测量小灯泡的电功率,电源电压恒为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时电阻约为10Ω。
(1)用笔画线表示导线,选好电流表量程,将图甲电路连接完整
(2)闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片P应置于________(选填“C”或“D”)端。
(3)闭合开关后,小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数为3V,产生该现象的原因可能是小灯泡________(选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P到某一点,电压表示数如图1乙所示,此时小灯泡两端的电压为________V,若要测量小灯泡的额定功率,此时应将滑动变阻器的滑片P向________(选填“C”或“D”)端移动,根据该同学实验得到的如图2所示的I﹣U图象,小灯泡的额定功率为________W。
(5)小韩还想用标有“600res/(kW?h)”的电能表测出一个电灶的电功率。测量时关闭其他用电器,只让电灶单独工作,发现6min电能表的转盘转过120r,则这段时间电灶消耗的电能是________J,电灶的功率为________W。
5.(2019?青海)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,所用小灯泡的额定电压为2.5V,电源为两节新干电池。
(1)请用笔画线表示导线将图甲所示的电路连接完整。要求滑动变阻器滑片P向左滑动时,接入电路中的电阻变小。
(2)在连接完最后一根导线时,小灯泡立即发出明亮的光,检查后发现连线正确,请你找出实验中的两个操作不当之处:
①________;
②________。
(3)改正不当操作后,连续4次测量,测得的数据和观察到的现象如下表所示,其中第2次测量时电流表的示数如图乙所示为________A;小灯泡的额定功率是________W。
实验次数
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
小灯泡发光情况
1
1.5
0.24
很暗
2
2
较暗
3
2.5
0.28
明亮
4
3
0.31
很亮
(4)通过实验发现,小灯泡两端的________越大电功率越大,灯泡越________。
6.(2019?沈阳)在“探究电流与电压的关系”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路图。
(1)小明探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系。 ①在连接实验电路时,开关应________;
②实验过程中,小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V,记录此时电流表的示数;接着他向________(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数增大为2V,记录此时电流表的示数;继续移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为3V,记录此时电流表的示数。小明分析所测数据,得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比:
③此实验中多次测量的目的与下面的________(选填“A”或“B”)实验中多次测量的目的相同。
A.探究串联电路的电压规律 B.测量定值电阻的阻值
(2)如图乙所示,小明将定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡,探究通过小灯泡的电流与其两端电压的关系。
①小明闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发光,但是电压表的示数始终为0V.经检查后发现是电路中一根导线断路,则发生断路的导线是a、b、c、d中的________(填字母);
②更换导线后,小明完成了三次实验测量,并把数据填写在表格中。其中第一次测量时,电流表的示数如图丙所示,此时的电流为________A;
次数
电压U/V
电流I/A
1
1.5
2
2.0
0.28
3
2.5
0.30
③又进行了几次实验后,小明根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的I﹣U图象应与图丁中图象________(选填“a”或“b”)相似。
技巧三:公式法
这种方法是把题中给出的图像或表格信息,利用物理公式直接进行计算、分析解决问题的方法;也可以利用图表信息验证物理规律。21教育网
【例题展示】
例题3(2019?扬州)在测量液体密度的实验中,小明利用天平和量杯测量出液体和量杯的总质量m及液体的体积V,得到几组数据并绘出如图所示的m﹣V图象,下列说法正确的是( )
A.量杯质量为40g B.40cm3的该液体质量为40g
C.该液体密度为1.25g/cm3 D.该液体密度为2g/cm3
【答案】B
【解析】(1)设量杯的质量为m杯,液体的密度为ρ,读图可知,当液体体积为V1=20cm3时,液体和杯的总质量m总1=m1+m杯=40g,则由m=ρV可得:ρ×20cm3+m杯=40g,﹣①;当液体体积为V2=80cm3时,液体和杯的总质量m总2=m2+m杯=100g,可得:ρ×80cm3+m杯=100g,﹣﹣②;联立①②解得液体的密度:ρ=1g/cm3,故CD错误;将ρ=1g/cm3代入①解得m杯=20g,故A错误;(2)当液体的体积V3=40cm3,则液体的质量:m3=ρ×V3=1g/cm3×40cm3=40g,故B正确。选B。
【跟踪训练】
1.(2019?上海)甲、乙两车从相距20米的A、B两点同时相向做匀速直线运动,两车的s﹣t图象分别如图(a)、(b)所示,速度分别为v甲、v乙.经过时间t后,两车相距10米。则( )
A.v甲<v乙,t一定为10秒 B.v甲<v乙,t可能为30秒
C.v甲=v乙,t可能为10秒 D.v甲=v乙,t可能为30秒
2.(2019?呼和浩特)用电器甲和乙,其电流与其两端电压关系如图所示,其中直线表示用电器甲的电流与其两端电压关系图。下列说法正确的是( )
A.用电器甲电阻不变,大小为0.1Ω
B.用电器乙电阻随着电流增大而变大,最大值为10Ω
C.如果把这两个用电器串联接在6V的电源上,电路中的电流是0.43A
D.如果把这两个用电器并联接在4V的电源上,干路中的电流是0.65A
3.(2019?临沂)如图甲所示电路的电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,图乙是小灯泡的I﹣U图象。闭合开关S后,下列判断正确的是( )
A.滑动变阻器的滑片P向左滑动时,灯泡变暗
B.电流表示数为0.4A时,灯泡的电阻是25Ω
C.电压表示数为2.5V时,小灯泡的功率是1.25W
D.小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率是0.25W
4.(2019?巴中)将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下,物体下表面刚好与水面接触,从此处匀速下放物体,直至浸没(物体未与容器底接触)的过程中,弹簧测力计示数F与物体下表面浸入水中深度h的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.物体重力为40N B.物体浸没时受到的浮力为15N
C.物体的密度为2.5×103kg/m3 D.物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为800Pa
5.(2019?盘锦)已知甲灯标有“6V 3W”字样,乙灯的额定电压是3V.甲、乙两灯的U﹣I关系如图所示,则乙灯的额定功率是________W.确保电路安全的前提下,两灯串联使用,电路两端的最大电压是________V,两灯并联使用,电路最大电流是________A。
6.(2019?德阳)在弹簧测力计下挂一个圆柱体M,让M从盛有水的容器上方逐渐竖直浸入水中,弹簧测力计的示数随圆柱体下表面在水中深度的变化关系如图,则圆柱体M的底面积为________(ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
技巧四:图表分析法
图表分析法是在题干给出的图像或表格信息中,通过分析、整理或逻辑推理,利用物理规律进行判断的题型。此方法要求考生具有一定的分析判断能力,逻辑推理能力和运用综合能力,具有一定的难度。
【例题展示】
例题4(2019?淮安)如图(a)所示是电阻甲和乙的I﹣U图象(b)、(c)是它们的部分电路连接示意图,下列说法错误的是( )
A.当电阻乙两端电压为2.5V时,它的阻值和甲的阻值相等
B.图(b)中,当电压U为3V时,乙的电阻为5Ω
C.图(c)中,当电压U为2V时,干路总电流为0.6A
D.图(c)中,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小
【答案】B
【解析】A.由图(a)可知,当电阻甲、乙两端电压为2.5V时,通过两者的电流均为0.5A,则由I=的变形式R=可知,电阻甲、乙的阻值相等,故A正确;B.图(b)中,两电阻串联,由图(a)可知,当电路中的电流I=0.2A、U甲=1V、U乙=2V时,电压U为3V,此时乙的电阻R乙===10Ω,故B错误;C.图(c)中,两电阻并联,由图(a)可知,当电压U=2V、I甲=0.4A、I乙=0.2A时,干路总电流为0.6A,故C正确;D.图(c)中,两电阻并联,由图(a)可知,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小,故D正确。选B。
【跟踪训练】
1.(2019?海南)用电子秤、一个玻璃杯和水,可以粗略测量椰子油的密度。先后测出空杯,装满水、装满油的杯子的质量,数据如下表。杯子两次“装满”,是为了使被测量的油和水________相同。根据测量数据计算,椰子油的密度是________kg/m3.(ρ水=1.0×103kg/m3)
空杯的质量/g
水和杯的质量/g
油和杯的质量/g
100
300
268
2.(2019?阜新)如图甲是某物质熔化时温度随时间变化图象,根据图象中的信息可以知道第6min时,该物质处于________态(选填“固”、“液”或“固液共存”),该物质液态比热容比固态比热容________(选填“大”或“小”)。图乙是酒精沸腾时的图象,由图象信息可以知道,酒精温度计________(选填“能”或“不能”)用来测水沸腾时的温度。
3.(2019?抚顺)如图甲所示是一款加热杯,可以通过控制开关实现高、中、低三档加热,其简化电路图如图乙所示。R1、R2、R3均为电热丝,已知R1=176Ω加热杯的部分参数如表。求:c水=4.2×103J/(kg?℃),ρ水=1.0×103kg/m3]
(1)R2的阻值是多少?
(2)加热杯的低温档功率是多少?
(3)若不计热量损失,加热杯使用高温档加热,使1L水从12℃升高到100℃,需要多长时间?
额定电压
220V
高温档功率
1100W
中温档功率
440W
低温档功率
容量
1L
4.(2019?鄂尔多斯)举世嘱目的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车,是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,若使用柴油机和滑轮组将高h=1m的实心长方体A从海底以0.1m/s的速度匀速吊出海面;图乙是物体A所受拉力F1随时间t变化的图象。(ρ海=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不计摩擦、水的阻力及绳重)。求:
(1)物体A的密度。
(2)当物体A在计时起点的位置时,上表面受到海水的压力。
(3)物体A露出水面前,柴油机对绳的拉力F做的功W随时间t的变化图象,如图丙,求此过程滑轮组的机械效率。
5.(2019?青岛)如图是质量为100g的某物质温度随加热时间的变化图象,前10min它吸收的热量是7.2×103J.求该物质的比热容。
6.(2019?鄂尔多斯)甜甜要制作一个电动航模,需要电动机作为动力源,她找来电吹风,研究了电吹风的工作原理。如图甲,电吹风工作时,可以分别吹出热风和冷风,为了防止温度过高,用一个PTC电阻R0与电阻为50Ω的电热丝R串联,R0的阻值随温度的变化如图乙所示,请回答下列问题:
(1)PTC电阻是由________材料制成的;电动机的工作原理是________。
(2)电吹风吹热风时,求电热丝的最大发热功率。
(3)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流为1A,工作20s,电动机的机械效率为90%,求电动机线圈电阻。(不计机械摩擦损耗的能量)
7.(2019?巴中)如图所示,某品牌智能电火锅的铭牌,(不计温度对电阻的影响)。求:
(1)该电火锅锅正常加热30分钟时所消耗的电能为多少kW?h?
(2)某天用电高峰期,只使用电火锅加热10min,家用电能表(1200r/kW.h)的转盘转了200转,此时电火锅的实际功率是多少?
(3)如图乙所示是电火锅的简化电路图,其中R1、R2均为发热电阻,S2为加热保温自动切换开关,求R2的电阻是多少?
XX牌智能电火锅
型号
ZDF﹣215
额定电压
220V
加热功率
1210W
保温功率
484W
频率
50Hz
专题二 图像表格类题解答技巧
一、图像、表格类题型概述
图像表格型试题在物理中考试卷中占有很大比例,也是中考试题中必有的固定题型,其原因是这类题目能很好的表示所学物理知识点和物理变化规律,考察目标的知识面宽。
图像、表格信息题就是以图像和数据表格为试题的信息源,围绕材料而精心设计的题型。图像、表格信息题命题内容的取材非常广泛,可以包括力、热、电、光、能量等知识,并不局限于教材或教科书,有的取材于教材,有的取材于生活中的常见现象或常用电器,有的涉及于日常生活。试题的形式有选择题、填空题、计算题、实验探究题等。
试题是对学生能力的综合考查。主要涉及实验设计能力,数据读取、分析与处理能力,图像的识别与分析能力,运用数学工具的能力,以及灵活运用一些物理概念、规律与原理解决简单问题的能力。
二、图像、表格类题型特点
1.图像类:图像题是能力要求较高的一种题型。要求学生不仅能正确理解图像含义,而且能用物理学语言准确描述图像。通过分析图象,从中找到物理规律,同时可以考查学生将图像转换成文字,或把文字转换成图像的能力,乃至图像间相互转换的能力。
图像题的类型很多,有坐标识别型、单一曲线型、多重曲线型等。重要的是要能够通过数据、曲线、物理量把握图像特征,找出已知和未知间的联系。无论怎么复杂,关键是数形结合,数就是图像中的点—起点、转折点和终点;形就是曲线特征、坐标含义。
2.表格类:这是一类把许多物理数据及其他资料用表格形式进行统计,呈现给考生的一类考题。
表格一般有横向内容和纵向内容,纵横交叉处就是对应的数据或其他资料。有效信息就在其中。解题思路可分为三步:第一步:弄清表格设置的目的;行和列各有哪些内容(包括单位、说明);行、列各有什么规律。第二步:理解表格的行、列含义。表格有陈列类、比较类等,目的是把文字叙述变成表格形式,简单明了,其中表达的信息也是一目了然。第三步:挖掘表格隐含信息,联系物理知识进行分析、比较和推理,弄清表格告诉什么,题目要回答什么。
技巧一:直接法
直接法是从题干给出的图像或表格信息中,直接读出其所包含的物理现象、物理规律或解题思路,对要解答的问题进行直接判断。直接法适用于图像、表格给出信息比较单一,能够直接读出或使用所学规律进行解答的题目类型。
【例题展示】
例题1(2019?宁夏)小明同学在研究液体内部压强的规律时,用甲、乙两种液体多次实验,根据实验数据画出了如图所示液体压强随深度变化的图象。则甲、乙两种液体的密度的关系是ρ甲________ρ乙(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】大于。
【解析】由图可知,两液体的深度均为h0时,液体的压强关系为p甲>p乙,由p=ρgh的变形式ρ=可知,甲、乙两种液体的密度的关系是ρ甲>ρ乙。
【跟踪训练】
1.(2019?大庆)在一年一度的大庆市“黎明湖端午龙舟赛”中,有人对某组在平行赛道上比赛的甲乙两队龙舟的速度与时间关系进行了仔细研究,得出了甲乙的速度与时间关系图象如图。根据图象可知,下列说法正确的是( )
A.0﹣t1时间内两队所走距离相等 B.t1时刻甲队比乙队运动得快
C.t1时刻甲队超过乙队 D.t1时刻甲乙两队速度相等
【答案】D
【解析】AC.由图象可知,0~t1时间内,甲队龙舟的平均速度小于乙队龙舟的平均速度,由v=的变形式s=vt可知,甲队龙舟所走的距离小于乙队龙舟走过的距离,
所以,t1时刻甲队不可能超过乙队,故AC错误;BD.由图象可知,t1时刻甲乙两队速度相等,两队运动的快慢相同,故B错误、D正确。选D。
2.(2019?泸州)甲、乙两车在一平直公路上沿同一方向运动,其中甲车做匀速直线运动。甲、乙两车的位置x随时间t变化的图象如图所示。下列说法中正确的是( )
A.在t=0时刻,甲、乙两车在同一位置
B.在0到t1时间内,甲、乙两车的速度相等
C.在t1到t2时间内,甲、乙两车通过的路程相等
D.在0到t2时间内,乙车做匀速直线运动
【答案】C
【解析】由图象知,A、在t=0时刻,甲在“x0”位置,乙在“0”位置,所以两车不在同一位置,故A错误;B、在0到t1时间内,所用时间相同,乙通过的路程较大,由公式v=知,乙车的速度较大,故B错误;C、在t1到t2时间内,甲、乙两车通过的路程都是x2﹣x1,即两车通过的路程相等,故C正确;D、在0到t2时间内,乙车的位置x随时间t变化图象不是一条倾斜的直线(而是折线),所以不是一直以相同的速度在做匀速直线运动,故D错误。选C。
3.(2019?雅安)如图为某物质熔化时温度随加热时间变化的图象,下列说法中不正确的是( )
A.该物质是晶体,熔点为0℃ B.熔化过程持续了3min
C.该物质在B、C两点温度、内能都相等 D.该物质在AB段的比热容比在CD段小
【答案】C
【解析】A、由图象可知,此物质在熔化过程中保持0℃不变,所以此物质是晶体,且熔点为0℃,故A正确;B、此物质在1min开始熔化,到4min熔化结束,熔化过程持续了4min﹣1min=3min,故B正确;C、分析图象可知,BC段处于熔化过程,晶体在熔化过程中继续吸热,温度不变,但内能增大;所以该物质在B、C两点温度相同,但C点时的内能大于B点时的内能,故C错误。D、物质在相同时间内吸收的热量相同,在AB段升高的温度为△t1,在CD时间里升高的温度为△t 2,由图象可知,△t1>△t 2,由Q=cm△t可知,当吸收的热量和质量都相同时,△t越大比热容c就越小,所以这种物质AB段的比热容小于CD段的比热容,故D正确;选C。
4.(2019?青岛)如图为甲、乙两种物质的m﹣V图象。下列说法正确的是( )
A.体积为20cm3的甲物质的质量为10g B.乙物质的密度与质量成正比
C.甲物质的密度比乙的密度小 D.甲、乙质量相同时,乙的体积是甲的2倍
【答案】D
【解析】A、由图象可知,体积为20cm3的甲物质的质量为20g,故A错误;B、密度是物质的一种特性,状态相同的同种物质的密度是相同的,与质量和体积无关,故B错误。C、由图象可知,当甲、乙的体积都为V=20cm3时,m甲>m乙,由ρ=可知,甲物质的密度大于乙物质的密度,故C错误;D、由图象可知,当甲、乙质量都为10g时,乙的体积为20cm3,甲的体积为10cm3,则乙的体积是甲的2倍,故D正确。选D。
5.(2019?大庆)汽车在平直公路上以速度V0匀速行驶,发动机功率为P0,牵引力为F0,t1时刻开始,司机减小了油门,使汽车保持恒定功率P行驶,到t2时刻,汽车又开始做匀速直线运动,速度为v,已知运动过程中汽车所受阻力f恒定不变,汽车牵引力F随时间变化的图象如图所示,则( )
A.t1至t2时间内,汽车做加速运动 B.F0=2f
C.t2时刻之后,汽车将保持功率P0行驶 D.v=v0
【答案】D
【解析】由题知,在t1时刻以前,汽车以速度v0匀速行驶,发动机功率为P0,牵引力为F0,则:P0=F0v0﹣①;在t1时刻,司机减小了油门,汽车的功率突然减小为P,在该瞬间汽车的速度不变(仍为v0),由图象知牵引力由F0突然减小为F0,所以:P=F0v0﹣②,由①②可知P=P0(即汽车的功率突然减小为原来的一半)。A.由图可知,t1至t2时间内,汽车受到的牵引力增大,功率不变,由P=Fv可得,汽车行驶的速度减小,所以汽车做减速运动,故A错误;B.汽车做匀速直线运动时,牵引力与阻力平衡,所以F0=f,故B错误;C.由题可知,t1时刻后汽车的功率保持恒定;由前面分析知,汽车的功率将保持P=P0不变,故C错误;D.由题知,到t2时刻,汽车又开始做匀速直线运动,速度为v;由图可知,汽车再次做匀速运动时的牵引力与最初做匀速运动的牵引力大小相等,均为F0;根据P=Fv可得第二次做匀速直线运动时的速度:v====v0,故D正确;选D。
6.(2019?盘锦)在探究“电流与电阻关系”实验中,某同学根据实验数据作出如图所示的图象,下列说法正确的是( )
A.导体中的电流与导体的电阻成正比
B.电源至少选用两节新干电池
C.换用2Ω电阻做实验时,需要更换电压表量程
D.多次实验是为了求平均值,以减小实验误差
【答案】B
【解析】A、电流与电阻在反比,A错误;B、由图知,这个不变的电压为:U=IR=0.4A×5Ω=2V;电源至少选用两节新干电池(3V),B正确;C、换用2Ω电阻做实验时,控制电阻的电压不变,故不需要更换电压表量程,C错误;D、多次实验是为了得出普遍性的规律,D错误。选B。
7.(2019?滨州)质量和温度都相同的甲、乙两种物质,用同样的加热器进行加热,它们温度随时间变化的图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲物质的沸点一定是80℃,乙物质的沸点一定是40℃
B.0﹣6min甲比乙吸收的热量多
C.8﹣10min甲和乙继续吸热,虽然温度各自保持不变,但甲和乙的内能都不断增加
D.甲的比热容大于乙的比热容
【答案】C
【解析】A、由图象可知,甲和乙的末温保持不变,但可能处在熔化过程中,也可能处于沸腾过程中,此时的温度不一定是沸点,故A错误;B、实验中用同样的加热器进行加热,在相同时间内物质吸收的热量是相同的,则在0﹣6min内两物质吸收的热量都是相同的,故B错误;C、8﹣10min甲和乙继续吸热,甲和乙的内能都不断增加,故C正确;D、由图可知,在0﹣6min内,加热时间相同,吸收的热量相同,甲的温度变化快,且两物质的质量相同,根据Q=cm△t可知,甲的比热容小,故D错误。选C。
8.(2019?青海)在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,利用实验数据作出了如图所示的图象。根据图象,下列说法正确的是( )
A.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
B.通过导体乙的电流与其两端的电压成正比
C.当导体甲两端的电压为2V时,通过导体甲的电流为 0.2A
D.将两导体并联后接在 3V的电源上时,干路中的电流为 0.6A
【答案】B
【解析】A、由图象可知,当通过甲、乙的电流都0.3A时,乙两端电压大于甲两端电压,由R=可知乙的电阻大于甲,故A错误;B、由图象可知,通过导体乙的电流与两端的电压成正比例函数,即通过导体乙的电流与两端的电压成正比,故B正确;C、当导体甲两端的电压为2V时,从图象中读出2V时,通过甲的电流为0.4A,故C错误;D、由并联电路的电压特点可知,当导体甲与乙并联后接入电路后它们的电压相等,当UA=UB=3V时,IA=0.6A,IB=0.3A,干路中的电流I=IA+IB=0.6A+0.3A=0.9A,故D错误。选B。
9.(2019?大连)如图所示是小灯泡的电流与其两端电压的关系图象,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的电阻不变,阻值为7.2Ω
B.小灯泡的电流随其两端电压的增大而增加得越来越快
C.小灯泡的电阻与其两端电压有关,随电压的增大而减小
D.小灯泡的实际功率与其两端电压有关,随电压的增大而增大
【答案】D
【解析】A、根据图象可知,流过小灯泡的电流与其两端电压不成正比,故小灯泡的电阻不是一个定值,故A错误。B、通过小灯泡的电流随其两端电压的增大而增加得越来越慢,故B错误。C、小灯泡的电阻与温度有关,小灯泡的电阻随温度的升高而增大,故C错误。D、小灯泡的电压增大时,电流也增大,根据公式P=UI可知,小灯泡的实际功率随电压的增大而增大,故D正确。选D。
技巧二:归纳法
归纳法是根据题干给出的图像或表格信息,对这些信息进行归纳、整理、总结或概括,得出物理现象或规律。利用归纳总结得出的结论,验证物理规律;这类题目要求学生熟练运用物理概念、规律,对要解答的问题进行科学性判断。
【例题展示】
例题2(2019?丹东)小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中,用同一滑轮组进行了3次实验,如图所示,实验数据记录如表。
次数
钩码重/N
购码上升距离/cm
弹簧测力计示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率
1
2
10
0.8
30
83.8%
2
4
10
1.5
30
?
3
6
10
?
30
90.9%
(1)第2次实验中滑轮组的机械效率为________(结果保留一位小数)。
(2)如图丙所示,第3次实验中弹簧测力计的示数为________N。
(3)分析表格中的数据得出结论同一滑轮组,________。
(4)在第2次实验时,如果拉力方向与竖直方向有一定夹角,那么所测得的滑轮组的机械效率将会________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)88.9%;(2)2.2;(3)提升物体的重力越大,机械效率越高;(4)变小。
【解析】(1)第2次实验中滑轮组的机械效率为:η===≈88.9%;(2)如图丙所示,第3次实验中弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.2N;(3)纵向分析表格中的数据得出结论:同一滑轮组,提升物体的重力越大,机械效率越高;(4)弹簧测力计拉动方向偏离了竖直方向,拉力F变大,拉下的距离s不变,总功变大,有用功不变,则滑轮组效率变小。
【跟踪训练】
1.(2019?福建)如图,“验证阿基米德原理”的实验步骤如下:
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G(图甲);
②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中,用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水,读出这时测力计的示数F(图乙);
③测出接水后小桶与水所受的总重力G1(图丙);
④将小桶中的水倒出,测岀小桶所受的重力G2(图丁);
⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力,并比较它们的大小是否相同。
回答下列问题:
(1)物体浸没在水中,受到水的浮力F浮=________,被排开的水所受的重力G排=________。(用上述测得量的符号表示)
(2)指出本实验产生误差的原因(写出两点):
(a)________;
(b)________。
(3)物体没有完全浸没在水中,________(选填“能”或“不能”)用实验验证阿基米德原理。
【答案】(1)G﹣F;G1﹣G2;(2)(a)测力计的精度不够,测量时测力计未保持静止等;(b)小桶中的水未倒净,排开的水未全部流入小桶等;(3)能。
【解析】(1)根据称重法测浮力:物体浸没在水中,受到水的浮力:F浮=G﹣F;被排开的水所受的重力:G排=G1﹣G2;(2)实验产生误差的原因:(a)测力计的精度不够,测量时测力计未保持静止等;(b)小桶中的水未倒净,排开的水未全部流入小桶等。(3)物体没有完全浸没在水中,按照上面的方法,能用实验验证阿基米德原理。
2.(2019?济宁)小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感觉越明显,由此激发了他想研究水的压强特点的想法。
(1)图1中是小明利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后的实验现象,由此可说明:________。
(2)下表是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据。
序号
深度/cm
橡皮膜朝向
压强计左右液面高度差/cm
1
5
朝上
4.9
2
5
朝下
4.9
3
5
朝侧面
4.9
4
10
朝侧面
9.7
5
15
朝侧面
14.6
根据表中的数据,请回答下列问题:
比较前三组数据,可得出的结论:________;
②比较序号________的三组数据,可得出的结论是水的压强随深度的增加而增大。
(3)早在1648年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图2所示。结果,他只用了几杯水,就把木桶撑破了。此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强与________无关。
(4)我国第一艘深海载人潜水器蛟龙号,是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器。当蛟龙号潜水器下潜到7000m深度时,所受海水的压强为________Pa(g取10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)。
【答案】(1)液体对容器侧壁和底部都有压强;(2)①同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等;②3、4、5;(3)液体质量;(4)7.21×107。
【解析】(1)图1中利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后,我们看到底部和侧壁的橡皮膜都会凸起,由此可说明:液体对容器侧壁和底部都有压强;(2)①比较序号为1、2、3的三组数据,橡皮膜的朝向不同,其它条件相同,可得出的结论是:同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等;②比较序号3、4、5的三组数据,液体的深度不同,其它条件相同,可得出的结论是:同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大;(3)物理学家帕斯卡他只用了几杯水,就把木桶撑破了,此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强与液体质量无关;(4)计算液体压强可以利用公式p=ρgh,则p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×7000m=7.21×107Pa;
3.(2019?鄂尔多斯)小月和小亮在探究“欧姆定律”的实验,用电阻箱代替定值电阻,电路如图甲所示,已知电源电压恒为6V,电阻箱R1规格为“0~999.9Ω”,滑动变阻器R2的规格为“50Ω 1A”。
(1)小月在探究电流与电阻关系时,分别将R1调到5Ω、10Ω、15Ω和20Ω接入电路,调节R2使电压表示数均为2V,记下对应电流值,依据数据作出I﹣R图象,如图乙所示,根据实验目的分析图象可得出结论________。
(2)小月继续探究电流与电压关系,调节R1和R2的阻值,获取了第一组数据,电压表示数如图丙所示,该电压为________V.接着他保持R2的滑片位置不动,调节R1的阻值,又测得三组数据,如表所示,他分析实验数据后发现通过R1的电流与其两端电压不成正比,请指出实验中存在的问题________。
试验次数
电压U/V
电流I/A
1
0.3
2
4.0
0.20
3
4.5
0.15
4
5.0
0.10
(3)正在他准备重新实验时,小亮巧妙处理了实验数据,做出了某个元件的I﹣U图象,顺利得出了正确结论,请你帮他们在图丁中画出该图象。
(4)与两实验中使用电阻箱实现多次测量的目的相同的是________。
A.测量定值电阻的阻值 B.探究平面镜成像的特点
【答案】(1)电压一定时,电流与电阻成反比;(2)3;调节R1的阻值,R2的滑片位置不动;(3)如图所示;(4)B。
【解析】(1)依据作出的I﹣R图象知,电阻两端的电压始终保持:UV=IR=0.1A×20Ω=﹣﹣﹣﹣﹣=0.4A×5Ω=2V,为一定值,故分析图象可得出的结论:电压一定时,电流与电阻成反比;(2)电压表示数如图丙所示,电压表选用大量程,分度值为0.5V,该电压为3V;研究电流与电压的关系时,要控制电阻大小不变,电压表并联在电阻箱的两端,电阻箱为研究对象,故应控制电阻箱的电阻R1大小不变,通过改变变阻器连入电路中的电阻大小改变电阻箱的电压大小;而实验中改变了R1大小,故通过R1的电流与其两端的电压不能正比;(3)在原操作中,因变阻器的滑片位置不动,可视为一定值,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压:U滑=U﹣U表,故在实验中,变阻器的电压分别为:6V﹣3V=3V;6V﹣4V=2V;6﹣4.5V=1.5V;6V﹣5V=1V,对应通过变阻器的电流分别为0.3A、0.2A、0.15A、0.1A,根据描点作图,如下图所示:
(4)使用电阻箱实现多次测量的目的是得出普遍性的结论:A.测量定值电阻的阻值,多次测量是为了取平均值减小误差;B.探究平面镜成像的特点,多次测量的目的是得出普遍性的结论。
4.(2019?西宁)小韩用如图1甲所示的电路测量小灯泡的电功率,电源电压恒为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时电阻约为10Ω。
(1)用笔画线表示导线,选好电流表量程,将图甲电路连接完整
(2)闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片P应置于________(选填“C”或“D”)端。
(3)闭合开关后,小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数为3V,产生该现象的原因可能是小灯泡________(选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P到某一点,电压表示数如图1乙所示,此时小灯泡两端的电压为________V,若要测量小灯泡的额定功率,此时应将滑动变阻器的滑片P向________(选填“C”或“D”)端移动,根据该同学实验得到的如图2所示的I﹣U图象,小灯泡的额定功率为________W。
(5)小韩还想用标有“600res/(kW?h)”的电能表测出一个电灶的电功率。测量时关闭其他用电器,只让电灶单独工作,发现6min电能表的转盘转过120r,则这段时间电灶消耗的电能是________J,电灶的功率为________W。
【答案】(1)如下;(2)C;(3)断路;(4)2.2;D;0.5;(5)7.2×105;2000。
【解析】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时电阻约为10Ω,由欧姆定律,灯正常发光时的电流约为:I===0.25A;故电流表选用小量程与灯串联,如下所示:
(2)闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处的C端。(3)若灯泡短路,则电压表示数为0,电路为通路,灯泡发光,电流表有示数,不符合题意;若灯泡断路,灯泡不发光,则电流表示数为0,电压表串联在电路中测电源电压,有示数,符合题意;故闭合开关后,小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数为3V,产生该现象的原因可能是小灯泡断路;(4)图中电压选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.2V;灯在额定电压下正常发光,2.2V小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向D移动,直到电压表示数为额定电压;根据该同学实验得到的如图2所示的I﹣U图象知,灯在额定电压下的电流为0.2A,小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;(5)转盘转动120转,电灶消耗的电能:W=120×kW?h=0.2kW?h=0.2×3.6×106J=7.2×105J;电灶的功率:P===2kW=2000W。
5.(2019?青海)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,所用小灯泡的额定电压为2.5V,电源为两节新干电池。
(1)请用笔画线表示导线将图甲所示的电路连接完整。要求滑动变阻器滑片P向左滑动时,接入电路中的电阻变小。
(2)在连接完最后一根导线时,小灯泡立即发出明亮的光,检查后发现连线正确,请你找出实验中的两个操作不当之处:
①________;
②________。
(3)改正不当操作后,连续4次测量,测得的数据和观察到的现象如下表所示,其中第2次测量时电流表的示数如图乙所示为________A;小灯泡的额定功率是________W。
实验次数
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
小灯泡发光情况
1
1.5
0.24
很暗
2
2
较暗
3
2.5
0.28
明亮
4
3
0.31
很亮
(4)通过实验发现,小灯泡两端的________越大电功率越大,灯泡越________。
【答案】(1)如下所示;(2)①连接电路时开关没有断开;②滑动变阻器的滑片没有调到最大阻值处;(3)0.26; 0.7;(4)电压;亮。
【解析】(1)滑动变阻器滑片P向左滑动时,接入电路中的电阻变小,故变阻器滑片以左电阻丝连入电路中,如下所示:
(2)在连接完最后一根导线时,小灯泡立即发出明亮的光,检查后发现连线正确,请你找出实验中的两个操作不当之处:①连接电路时开关没有断开;②滑动变阻器的滑片没有调到最大阻值处;(3)其中第2次测量时电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.26A;灯在额定电压下的功率为额定功率,由表中数据,小灯泡的额定功率是:P=UI=2.5V×0.28A=0.7W;(4)纵向分析表中数据,小灯泡两端的电压越大电功率越大,灯泡越亮。
6.(2019?沈阳)在“探究电流与电压的关系”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路图。
(1)小明探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系。 ①在连接实验电路时,开关应________;
②实验过程中,小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V,记录此时电流表的示数;接着他向________(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数增大为2V,记录此时电流表的示数;继续移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为3V,记录此时电流表的示数。小明分析所测数据,得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比:
③此实验中多次测量的目的与下面的________(选填“A”或“B”)实验中多次测量的目的相同。
A.探究串联电路的电压规律 B.测量定值电阻的阻值
(2)如图乙所示,小明将定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡,探究通过小灯泡的电流与其两端电压的关系。
①小明闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发光,但是电压表的示数始终为0V.经检查后发现是电路中一根导线断路,则发生断路的导线是a、b、c、d中的________(填字母);
②更换导线后,小明完成了三次实验测量,并把数据填写在表格中。其中第一次测量时,电流表的示数如图丙所示,此时的电流为________A;
次数
电压U/V
电流I/A
1
1.5
2
2.0
0.28
3
2.5
0.30
③又进行了几次实验后,小明根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的I﹣U图象应与图丁中图象________(选填“a”或“b”)相似。
【答案】(1)①断开;②B; ③A;(2)①c;②0.24;③b。
【解析】(1)①在连接电路时,开关必须断开;②实验过程中,小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V,记录此时电流表的示数,要使电压表的示数为2V,需要将滑动变阻器的电阻减小,滑动变阻器分压减少,他应向B端移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数增大为2V;③此题是探究电流与电压的关系,多次测量是为了找出普遍规律;A、探究串联电路的电压规律,多次测量找普遍规律,故A符合题意;B.测量定值电阻的阻值,多次测量是为了减小误差,故B不符合题意;选A。
(2)①小明闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发光,说明电路为通路,电压表的示数始终为0V.说明与灯泡并联的电压表出有断路,故可能是c导线断路了;②图中电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.2A,示数为0.24A;③因为灯的电阻随温度的变化而变化,通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比,其图象不是直线,故b符合题意。
技巧三:公式法
这种方法是把题中给出的图像或表格信息,利用物理公式直接进行计算、分析解决问题的方法;也可以利用图表信息验证物理规律。21教育网
【例题展示】
例题3(2019?扬州)在测量液体密度的实验中,小明利用天平和量杯测量出液体和量杯的总质量m及液体的体积V,得到几组数据并绘出如图所示的m﹣V图象,下列说法正确的是( )
A.量杯质量为40g B.40cm3的该液体质量为40g
C.该液体密度为1.25g/cm3 D.该液体密度为2g/cm3
【答案】B
【解析】(1)设量杯的质量为m杯,液体的密度为ρ,读图可知,当液体体积为V1=20cm3时,液体和杯的总质量m总1=m1+m杯=40g,则由m=ρV可得:ρ×20cm3+m杯=40g,﹣①;当液体体积为V2=80cm3时,液体和杯的总质量m总2=m2+m杯=100g,可得:ρ×80cm3+m杯=100g,﹣﹣②;联立①②解得液体的密度:ρ=1g/cm3,故CD错误;将ρ=1g/cm3代入①解得m杯=20g,故A错误;(2)当液体的体积V3=40cm3,则液体的质量:m3=ρ×V3=1g/cm3×40cm3=40g,故B正确。选B。
【跟踪训练】
1.(2019?上海)甲、乙两车从相距20米的A、B两点同时相向做匀速直线运动,两车的s﹣t图象分别如图(a)、(b)所示,速度分别为v甲、v乙.经过时间t后,两车相距10米。则( )
A.v甲<v乙,t一定为10秒 B.v甲<v乙,t可能为30秒
C.v甲=v乙,t可能为10秒 D.v甲=v乙,t可能为30秒
【答案】B
【解析】(1)由图象可得:甲的速度v甲===0.4m/s;乙的速度v乙===0.6m/s,故v乙>v甲;(2)因为是相向而行,所以有v甲t+v乙t=20m﹣10m或v乙t+v甲t=20m+10m,代入数值可得:0.4m/s×t+0.6m/s×t=20m﹣10m或0.6m/s×t+0.4m/s×t=20m+10m,解得t=10s或t=30s。综上分析可知,选项ACD错误,B正确。选B。
2.(2019?呼和浩特)用电器甲和乙,其电流与其两端电压关系如图所示,其中直线表示用电器甲的电流与其两端电压关系图。下列说法正确的是( )
A.用电器甲电阻不变,大小为0.1Ω
B.用电器乙电阻随着电流增大而变大,最大值为10Ω
C.如果把这两个用电器串联接在6V的电源上,电路中的电流是0.43A
D.如果把这两个用电器并联接在4V的电源上,干路中的电流是0.65A
【答案】D
【解析】A.由图象可知,用电器甲电阻的I﹣U图象为过原点的倾斜直线,则用电器甲的电阻不变,由图象可知,当U甲=5V时通过的电流I甲=0.5A,由I=可得,用电器甲的电阻R甲===10Ω,故A错误;B.由图象可知,当用电器乙可得的电压分别为1.5V、2.5V、4V、4.5V、5V时,对应的电流分别为0.05A、0.1A、0.25A、0.35A、0.5A,由R=可得,对应的电阻分别为30Ω、25Ω、16Ω、12.9Ω、10Ω,所以,用电器乙的电阻随着电流增大而变小,故B错误;C.如果把这两个用电器串联且电路中的电流为0.43A时,用电器甲电阻两端的电压U甲′=IR甲=0.43A×10Ω=4.3V,由图象可知,用电器乙两端的电压大于4.5V,则电源的电压大于4.3V+4.5V=8.8V,所以,如果把这两个用电器串联接在6V的电源上,电路中的电流不可能是0.43A,故C错误;D.因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,如果把这两个用电器并联接在4V的电源上时,它们两端的电压均为4V,由图象可知,通过两电阻的电流分别为I甲′=0.4A、I乙′=0.25A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流I′=I甲′+I乙′=0.4A+0.25A=0.65A,故D正确。选D。
3.(2019?临沂)如图甲所示电路的电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,图乙是小灯泡的I﹣U图象。闭合开关S后,下列判断正确的是( )
A.滑动变阻器的滑片P向左滑动时,灯泡变暗
B.电流表示数为0.4A时,灯泡的电阻是25Ω
C.电压表示数为2.5V时,小灯泡的功率是1.25W
D.小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率是0.25W
【答案】D
【解析】A、由图可知,闭合开关S后,灯泡与变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,滑片P向左滑动时,电路中的电阻变小,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,根据P=I2R可知灯泡的实际功率增大,则灯泡变亮,故A错误;B、由灯泡的I﹣U图象可知,当电流为0.4A时,灯泡的电压为1V,由欧姆定律可得,灯的电阻:RL===2.5Ω,故B错误;C、电压表示数为2.5V时,由串联电路电压的规律,灯的电压为:UL′=U﹣U滑′=3V﹣2.5V=0.5V,由图象可知,灯的电压为0.5V时电流为0.3A,则小灯泡的功率:PL′=UL′I′=0.5V×0.3A=0.15W,故C错误;D、小灯泡的电压等于额定电压2.5V时,灯正常发光,由图象可知灯的额定电流为0.5A,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为:U滑=U﹣UL额=3V﹣2.5V=0.5V,此时滑动变阻器的功率:P滑=U滑I滑=0.5V×0.5A=0.25W,故D正确。选D。
4.(2019?巴中)将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下,物体下表面刚好与水面接触,从此处匀速下放物体,直至浸没(物体未与容器底接触)的过程中,弹簧测力计示数F与物体下表面浸入水中深度h的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.物体重力为40N B.物体浸没时受到的浮力为15N
C.物体的密度为2.5×103kg/m3 D.物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为800Pa
【答案】C
【解析】A、由图象可知,当h=0(圆柱体没有浸入水中),圆柱体重G=F=25N;故A错误;B、当圆柱体全浸入水中时,弹簧测力计的示数F′=15N,圆柱体浸没时受到的浮力为:F浮=G﹣F′=25N﹣15N=10N;故B错误;C、圆柱体的质量:m===2.5kg,根据F浮=ρ水gV排可得,圆柱体的体积:V=V排===1×10﹣3m3,则圆柱体的密度:ρ物===2.5×103kg/m3.故C正确;D、由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度:h=4cm=0.04m,则圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa;故D错误。选C。
5.(2019?盘锦)已知甲灯标有“6V 3W”字样,乙灯的额定电压是3V.甲、乙两灯的U﹣I关系如图所示,则乙灯的额定功率是________W.确保电路安全的前提下,两灯串联使用,电路两端的最大电压是________V,两灯并联使用,电路最大电流是________A。
【答案】1.8;8;0.9。
【解析】(1)由图象可知,当乙灯的额定电压是3V时,I乙=0.6A,乙灯的额定功率P乙=U乙I乙=3V×0.6A=1.8W;由P=UI可得,甲灯的额定电流I甲===0.5A,两灯串联使用,电路中的最大电流是I甲=0.5A,由图象可知,此时乙灯两端电压为2V,故电路两端的最大电压U串=6V+2V=8V;(2)两灯泡并联时,电路两端的最大电压为3V,由图象可知,此时流经甲的电流I甲′=0.3A,乙灯正常发光,故电路最大电流I=I甲′+I乙=0.3A+0.6A=0.9A。
6.(2019?德阳)在弹簧测力计下挂一个圆柱体M,让M从盛有水的容器上方逐渐竖直浸入水中,弹簧测力计的示数随圆柱体下表面在水中深度的变化关系如图,则圆柱体M的底面积为________(ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
【答案】2.4×10﹣3m2
【解析】当h=25cm即圆柱体全浸入水时,弹簧测力计的示数F′=1.2N,圆柱体受到的最大浮力(全浸入时):F浮=G﹣F′=7.2N﹣1.2N=6N;圆柱体全浸入时排开水的体积和本身的体积相等,圆柱体的体积:v=v排===6×10﹣4m3;圆柱体的底面积:s===2.4×10﹣3m2;
技巧四:图表分析法
图表分析法是在题干给出的图像或表格信息中,通过分析、整理或逻辑推理,利用物理规律进行判断的题型。此方法要求考生具有一定的分析判断能力,逻辑推理能力和运用综合能力,具有一定的难度。
【例题展示】
例题4(2019?淮安)如图(a)所示是电阻甲和乙的I﹣U图象(b)、(c)是它们的部分电路连接示意图,下列说法错误的是( )
A.当电阻乙两端电压为2.5V时,它的阻值和甲的阻值相等
B.图(b)中,当电压U为3V时,乙的电阻为5Ω
C.图(c)中,当电压U为2V时,干路总电流为0.6A
D.图(c)中,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小
【答案】B
【解析】A.由图(a)可知,当电阻甲、乙两端电压为2.5V时,通过两者的电流均为0.5A,则由I=的变形式R=可知,电阻甲、乙的阻值相等,故A正确;B.图(b)中,两电阻串联,由图(a)可知,当电路中的电流I=0.2A、U甲=1V、U乙=2V时,电压U为3V,此时乙的电阻R乙===10Ω,故B错误;C.图(c)中,两电阻并联,由图(a)可知,当电压U=2V、I甲=0.4A、I乙=0.2A时,干路总电流为0.6A,故C正确;D.图(c)中,两电阻并联,由图(a)可知,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小,故D正确。选B。
【跟踪训练】
1.(2019?海南)用电子秤、一个玻璃杯和水,可以粗略测量椰子油的密度。先后测出空杯,装满水、装满油的杯子的质量,数据如下表。杯子两次“装满”,是为了使被测量的油和水________相同。根据测量数据计算,椰子油的密度是________kg/m3.(ρ水=1.0×103kg/m3)
空杯的质量/g
水和杯的质量/g
油和杯的质量/g
100
300
268
【答案】体积;0.84×103。
【解析】用同一个杯子装满水和椰子油的体积相等,由表格数据可得,杯子装满水或椰子油时水或椰子油的质量分别为:m水=m水总﹣m杯=300g﹣100g=200g,m油=m油总﹣m杯=268g﹣100g=168g,由ρ=可得,杯子的容积:V==,即=,解得:ρ油=0.84g/cm3=0.84×103kg/m3。
2.(2019?阜新)如图甲是某物质熔化时温度随时间变化图象,根据图象中的信息可以知道第6min时,该物质处于________态(选填“固”、“液”或“固液共存”),该物质液态比热容比固态比热容________(选填“大”或“小”)。图乙是酒精沸腾时的图象,由图象信息可以知道,酒精温度计________(选填“能”或“不能”)用来测水沸腾时的温度。
【答案】固液共存;大;不能。
【解析】(1)读图甲可知,第6min时,该物质处于熔化过程中,故此时物质处于固液共存状态;(2)读图甲可知,0~4min与8~12min的时间相等,两段时间内温度升高不同,前者升高了8℃,后者升高了4℃,说明这种物质固态时的比热容小于液态时的比热容;(3)由图乙知酒精的沸点位78℃,沸水的沸点为100℃,酒精的沸点小于水的沸点,所以酒精温度计不能用来测水沸腾时的温度。
3.(2019?抚顺)如图甲所示是一款加热杯,可以通过控制开关实现高、中、低三档加热,其简化电路图如图乙所示。R1、R2、R3均为电热丝,已知R1=176Ω加热杯的部分参数如表。求:c水=4.2×103J/(kg?℃),ρ水=1.0×103kg/m3]
(1)R2的阻值是多少?
(2)加热杯的低温档功率是多少?
(3)若不计热量损失,加热杯使用高温档加热,使1L水从12℃升高到100℃,需要多长时间?
额定电压
220V
高温档功率
1100W
中温档功率
440W
低温档功率
容量
1L
【答案】(1)R2的阻值是66Ω;(2)加热杯的低温档功率是220W;(3)若不计热量损失,加热杯使用高温档加热,使1L水从12℃升高到100℃,需要336s。
【解析】(1)当S接高温档触点时,电路为R3的简单电路,
由P=UI=可得,R3的阻值:R3===44Ω,
当S接中温档触点时,R2、R3串联,则此时电路中的总电阻:
R总===110Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,R2的阻值:R2=R总﹣R3=110Ω﹣44Ω=66Ω;
(2)当S接低温档触点时,R1、R3串联,则加热杯的低温档功率:
P低===220W;
(3)满壶水的体积:V=1L=1dm3=1×10﹣3m3,
由ρ=可得,水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(100℃﹣12℃)=3.696×105J,
不计热量损失时,消耗的电能:W=Q吸=3.696×105J,
由P=可得,需要的加热时间:t′===336s。
4.(2019?鄂尔多斯)举世嘱目的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车,是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,若使用柴油机和滑轮组将高h=1m的实心长方体A从海底以0.1m/s的速度匀速吊出海面;图乙是物体A所受拉力F1随时间t变化的图象。(ρ海=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不计摩擦、水的阻力及绳重)。求:
(1)物体A的密度。
(2)当物体A在计时起点的位置时,上表面受到海水的压力。
(3)物体A露出水面前,柴油机对绳的拉力F做的功W随时间t的变化图象,如图丙,求此过程滑轮组的机械效率。
【答案】(1)物体A的密度为3×103kg/m3。(2)当物体A在计时起点的位置时,上表面受到海水的压力为8×105N。(3)滑轮组的机械效率为80%。
【解析】(1)根据图乙可知,物体完全露出水面后,拉力:F1=3×105N,则物体的重力G=F1=3×105N,由G=mg可得,物体的质量:m===3×104kg,
由图乙可知,物体全部浸没时,物体A所受的拉力:F1′=2×105N,
则物体浸没时受到的浮力:F浮=G﹣F1′=3×105N﹣2×105N=1×105N,
由F浮=ρ水gV排可得物体的体积:V=V排===10m3,物体A的密度:ρ===3×103kg/m3;
(2)由v=可得物体在80s内通过的距离:s=vt=0.1m/s×80s=8m,即在计时起点时物体上表面在水中所处的深度h=s=8m,
物体上表面受到的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa,
由V=Sh可得,物体的底面积:S===10m2,
则物体A上表面受到海水的压力:F=pS=8×104Pa×10m2=8×105N;
(3)根据图丙读出物体运动80s,拉力做的功:W总=2×106J,
而有用功:W有=F1′s=2×105N×8m=1.6×106J,
滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=80%。
5.(2019?青岛)如图是质量为100g的某物质温度随加热时间的变化图象,前10min它吸收的热量是7.2×103J.求该物质的比热容。
【答案】该物质的比热容为2.4×103J/(kg?℃)。
【解析】由图象可知,该物质10min升高温度:△t=50℃﹣20℃=30℃,
由Q吸=cm△t得,该物质的比热容:c===2.4×103J/(kg?℃)。
6.(2019?鄂尔多斯)甜甜要制作一个电动航模,需要电动机作为动力源,她找来电吹风,研究了电吹风的工作原理。如图甲,电吹风工作时,可以分别吹出热风和冷风,为了防止温度过高,用一个PTC电阻R0与电阻为50Ω的电热丝R串联,R0的阻值随温度的变化如图乙所示,请回答下列问题:
(1)PTC电阻是由________材料制成的;电动机的工作原理是________。
(2)电吹风吹热风时,求电热丝的最大发热功率。
(3)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流为1A,工作20s,电动机的机械效率为90%,求电动机线圈电阻。(不计机械摩擦损耗的能量)
【答案】(1)半导体;通电导体在磁场中受到力的作用;(2)电吹风吹热风时,电热丝的最大发热功率为672.2W;(3)电动机线圈电阻为22Ω。
【解析】(1)由图乙可知,PTC电阻R0的阻值随温度的变化而变化,是由半导体材料制成的;电动机的工作原理是:通电导体在磁场中受到力的作用;
(2)由图乙可知,R0的最小阻值为10Ω,此时电热丝支路的总电阻最小,该支路中的电流最大,电热丝的发热功率最大,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电热丝支路中的电流:I大===A,
则电热丝的最大发热功率:P热=I大2R=(A)2×50Ω≈672.2W
(3)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流为1A,工作20s,消耗的电能:
W电=UIt=220V×1A×20s=4400J,
由η=×100%可得,输出的机械能:W机械=W电η=4400J×90%=3960J,
电动机线圈电阻产生的热量:Q=W电﹣W机械=4400J﹣3960J=440J,
由Q=I2Rt可得,电动机线圈的电阻:R线圈===22Ω。
7.(2019?巴中)如图所示,某品牌智能电火锅的铭牌,(不计温度对电阻的影响)。求:
(1)该电火锅锅正常加热30分钟时所消耗的电能为多少kW?h?
(2)某天用电高峰期,只使用电火锅加热10min,家用电能表(1200r/kW.h)的转盘转了200转,此时电火锅的实际功率是多少?
(3)如图乙所示是电火锅的简化电路图,其中R1、R2均为发热电阻,S2为加热保温自动切换开关,求R2的电阻是多少?
XX牌智能电火锅
型号
ZDF﹣215
额定电压
220V
加热功率
1210W
保温功率
484W
频率
50Hz
【答案】(1)该电火锅锅正常加热30分钟时所消耗的电能为0.605kW?h;(2)此时电火锅的实际功率是1000W;(3)R2的电阻是60Ω。
【解析】(1)由P=可得,电火锅正常工作时间为30min消耗的电能:
W总=Pt总=1.21kW×0.5h=0.605kW?h;
(2)转200转消耗的电能:W=×200r=kW?h,
此时消耗的实际功率:P实===1kW=1000W;
(3)由图知,当S1闭合、S2接a时,电路中只有R1,电路中电阻最小,由P=可知此时电功率最大,处于加热状态;
由P=得电火锅正常加热时的电阻:R1===40Ω;
由图知,当S1闭合、S2接b时,电路中R1和R2串联,电路中电阻最大,由P=可知此时电功率最小,处于保温状态;
由P=得串联总电阻:R串=R1+R2===100Ω,
R2的电阻:R2=R串﹣R1=100Ω﹣40Ω=60Ω;