对于图像问题,基本方法就是写出图像的函数表达式,最重要的是图像的斜率和面积所代表的意义。
一:能量—位移图
常见能量-位移图像斜率的含义:
k=△E/△x=W/△x
=F·△x/△x=F
例题:(2019·高考全国卷Ⅲ,T17)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3 m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s²。该物体的质量为( C )
A.2 kg
B.1.5 kg
C.1 kg
D.0.5 kg
斜率表示合力
上升:mg f=12N
下落:mg-f=8N
mg=10N,f=2N
例题:(2019·高考全国卷Ⅱ,T18)从地面竖直向上抛出一物体,其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点,该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s²。由图中数据可得( AD )
A.物体的质量为2 kg
B.h=0时,物体的速率为20 m/s
C.h=2 m时,物体的动能Ek=40 J
D.从地面至h=4 m,物体的动能减少100 J
【解析】E总-h图斜率表示非重力,F非=5N
Ep-h斜率表示重力,mg=20N,m=2kg
D选项:E总=Ek Ep可得
△E总=△Ek △Ep
-20J=△Ek 80J
△Ek=-100J
即动能减少100J。
或者
[解析] 根据题给图象可知h=4 m时物体的重力势能mgh=80 J,解得物体质量m=2 kg,抛出时物体的动能为Ek₀=100 J,由动能公式Ek=mv²/2,可知h=0时物体的速率为v=10 m/s,A正确,B错误;由功能关系可知fh=|ΔE|=20 J,解得物体上升过程中所受空气阻力f=5 N,从物体开始抛出至上升到h=2 m的过程中,由动能定理有-mgh-fh=Ek-100 J,解得 Ek=50 J,C错误;由题给图象可知,物体上升到 h=4 m时,机械能为80 J,重力势能为80 J,动能为零,即物体从地面上升到h=4 m,物体动能减少100 J,D正确。
[答案] AD
例题:(2022·江苏高考模拟)汽车在平直的公路上以额定功率行驶,行驶一段距离后关闭发动机,测出了汽车动能Ek与位移x的关系图象如图所示。已知汽车的质量为1×10³kg,汽车运动过程中所受地面的阻力恒定,空气的阻力不计。则下列说法正确的是( C )