最新高中物理图示法图像法解决物理试题模拟试题 13页

最新高中物理图示法图像法解决物理试题模拟试题 一、图示法图像法解决物理试题 1．在绝缘光滑的水平面上相距为 6L 的 A、B 两处分别固定正点电荷 QA、QB，两电荷的位 置坐标如图甲所示。图乙是 AB 连线之间的电势 φ与位置 x 之间的关系图像，图中 x=L 点 为图线的最低点，若在 x=－2L 的 C点由静止释放一个质量为 m、电量为 +q 的带电小球 （可视为质点，不影响原电场），下列有关说法正确的是 A．小球在 x=L 处的速度最大 B．小球一定可以回到－ 2L 的 C点处 C．小球将在－ 2L 和 +2L 之间作往复运动 D．固定在 A、B 处点电荷的电量之比为 QA︰QB＝4︰1 【答案】 ABD 【解析】 【详解】 据 φ-x 图象切线的斜率等于场强 E 可知 x=L 处场强为零， x=L 右侧电场为负，即方向向左， x=L 左侧电场为正，即方向向右；那么小球先向右做加速运动，到 x=L 处加速度为 0，从 x=L 向右运动时，电场力方向向左，小球做减速运动，所以小球在 x=L 处的速度最大，故 A 正确。 x=L 处场强为零，根据点电荷场强则有： ，解得 QA：QB=4：1，故 D 正确。根据动能定理得： qU=0，得 U=0，所以小球能运动到电势与出发点相同的位置，由 图知向右最远能到达 x>2L 的某位置，则小球应在 x=-2L 到右侧 x>+2L 的某位置区间内作往 复运动，故 B 正确， C 错误。故选 ABD。 【点睛】 解决本题首先要理解 φ-x 图象切线的意义，知道电场力做功和路径无关，只和初末两点的 电势差有关，掌握电场力做功的公式 W=qU 和电荷场强公式，灵活运用电场的叠加原理。 2．如图所示，一轻绳通过小定滑轮 O 与小球 B 连接，另一端与套在竖直杆上的小物块 A 连接，杆固定且足够长。开始时用手握住 B 使 A 静止在 P 点，细线伸直。现释放 B，A 向 上运动，过 Q 点时细线与竖直杆成 60°角， R 点位置与 O 等高。 (不计一切摩擦， B球未落 地 )则 A．物块 A 过 Q 点时， A、B 两物体的速度关系为 vA=2vB B．物块 A 由 P 上升至 R的过程中，物块 A 的机械能增加量等于小球 B 的机械能减少量 C．物块 A 由 P 上升至 R的过程中，细线对小球 B 的拉力总小于小球 B 的重力 D．物块 A 由 P 上升至 R的过程中，小球 B 所受重力的瞬时功率先增大后减小 【答案】 ABD 【解析】 【详解】 A.物块 A 过 Q 点时，将物块 A 的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子的方向，沿绳子方向 的分速度等于 B 的速度，即 vB=vAcos60 °，得 vA=2vB；故 A 正确 . B.物块 A 由 P 上升至 R 的过程中，对于 A、B 组成的系统，由于只有重力做功，所以系统 的机械能守恒，则物块 A 的机械能增加量等于小球 B 的机械能减少量；故 B 正确 . C.物块 A 由 P 上升至 R 的过程中，小球 B 的速度先增大后减小，物块上升至 R 时 B 球的速 度为零，则小球 B 的加速度先向上后向下，先处于超重状态后处于失重状态，则细线对小 球 B 的拉力先大于小球 B 的重力，后小于小球 B 的重力；故 C错误 . D.物块 A 由 P 上升至 R的过程中，小球 B 的速度先增大后减小，由 P=mgv 知小球 B 所受重 力的瞬时功率先增大后减小；故 D 正确 . 3．如图所示，在 M、N 两点分别固定点电荷 +Q1、－ Q2，且 Q1>Q2，在 MN 连线上有 A、 B 两点，在 MN 连线的中垂线上有 C、D 两点．某电荷 q 从 A 点由静止释放，仅在静电力的 作用下经 O 点向 B 点运动，电荷 q 在 O、B 两点的动能分别为 EKO、EKB，电势能分别为 EpO、EpB，电场中 C、D 两点的场强大小分别为 EC、ED，电势分别为 C D、 ，则下列说法 正确的是（ ） A．EKO 一定小于 EKB B．EpO 一定小于 EpB C．EC一定大于 ED D． C 一定小于 D 【答案】 AC 【解析】 【分析】 【详解】 AB．电荷 q 从 A 点由静止释放，仅在静电力的作用下经 O 点向 B 点运动，说明静电力方向 向右，静电力对电荷做正功，所以电荷动能增加，电势能减小，故 A 项正确， B 项错误； C．据 2 QE k r 和正点荷产生电场方向由正电荷向外，负电荷产生的电场指向负电荷可得 CD 两点场强如图 两电荷在 C 处产生的场强大，夹角小，据平行四边形定则可得 EC 一定大于 ED，故 C项正 确； D．由 C的分析可知 MN 连线的中垂线上半部分各点的场强方向向右上方，据等势线与电 场线垂直，顺着电场线电势降低，可得 C 一定大于 D ，故 D 项错误。 故选 AC。 4．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。一个灵敏的小磁针 放置在 轴上不同位置，设 与 轴之间的夹角为 。 实验测得 与 之间的关系如图乙所示。已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为 。下列说法正确的是（ ） A． 的右端为 极 B． 的中轴线与地磁场方向垂直 C． 在 处产生的磁感应强度大小为 D． 处合磁场的磁感应强度大小为 【答案】 BC 【解析】 【详解】 A.当 x 趋向无穷大时，小磁针所指的方向为地球的磁场的方向，所以根据题图可知， x 趋向 无穷大时， 趋向 1，则 趋向 90°，即小磁针的方向与 x 的方向垂直，所以 x 的方向为 向东。当 x 非常小时，小磁针的 N 极沿 x 方向，即向东。由题图可知，开始时 N 背离 O 点， 所以 O 点处的磁极是 N 极，故 A 错误； B.由以上的分析可知， P的中轴线沿东西方向，与地磁场方向垂直，故 B 正确； C.由乙图可知， 处 ，则 ， P在 处产生的磁感应强度大小为 BP， ，所以 ，故 C 正确； D. 处合磁场的磁感应强度大小为 ，故 D 错误。 5．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=d B．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 4 3 d 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： 2 2 H d d ，根据机械能守恒有： 2 22mgH mg H d d ，解 得： 4 3 dH ，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． 6．如图所示，两等量负点电荷固定在 A、B 两点。以 A、B 连线的中点为原点 O，沿 A、B 连线的中垂线建立 x 轴。选无穷远处电势为零。则关于 x 轴上各处的电场强度 E、电势 φ 随 x 轴坐标的变化规律，下列图像较合理的是 A． B． C． D． 【答案】 A 【解析】 【详解】 A、B、对于两个等量负点电荷的电场，根据场强的叠加，知两电荷的中点场强为零，从 O 到无穷远的过程中，场强先增大后减小，且 AB 连线左右两侧电场对称，故 A 正确， B 错 误。 C、D、两个等量负点电荷的连线的中垂线上，从连线中点到无穷远是逆着电场线，故电势 逐渐升高，故 C、D 错误。 故选 A 。 【点睛】 本题关键是熟悉等量同号电荷和异种电荷之间的电场分别情况，会结合电场线和等势面分 析电势和情况的变化． 7．如图所示，一块橡皮用细线悬挂于 O 点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运 动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度 A．大小和方向均不变 B．大小不变，方向改变 C．大小改变，方向不变 D．大小和方向均改变 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 橡皮参与了水平向右和竖直向上的分运动，如图所示，两个方向的分运动都是匀速直线运 动， vx 和 vy 恒定，则 v 合恒定，则橡皮运动的速度大小和方向都不变， A 项正确． 8．如图所示，在同一平面内互相绝缘的三根无限长直导线 ab 、 cd ， ef 围成一个等边三 角形，三根导线通过的电流大小相等，方向如图所示， O 为等边三角形的中心， M 、 N 分别为 O 关于导线 ab、 cd 的对称点．已知三根导线中的电流形成的合磁场在 O 点的磁感 应强度大小为 1B ，在 M 点的磁感应强度大小为 2B ，若撤去导线 ef ，而 ab、 cd 中电流 不变，则此时 N 点的磁感应强度大小为（ ） A． 1 2B B B． 1 2B B C． 1 2 2 B B D． 1 2 2 B B 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 设每根导线中的电流在 O 点产生的磁感应强度大小为 0B ，ef、cd 中的电流在 M 点产生的 磁感应强度大小都为 0 'B ，则在 O 点有 1 0B B ，在 M 点有 2 0 02 'B B B ，撤去导线 ef 后，在 N 点有 0 0 'NB B B 、联立式各式可得 1 2= 2N B BB ． A. 1 2B B 与计算结果 1 2= 2N B BB 不相符，故 A 不符合题意； B. 1 2B B 与计算结果 1 2= 2N B BB 不相符，故 B 不符合题意 C. 1 2 2 B B 与计算结果 1 2= 2N B BB 相符，故 C符合题意； D. 1 2 2 B B 与计算结果 1 2= 2N B BB 不相符，故 D 不符合题意． 9．如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的 、 两点，且与纸面垂直，导线中通 有大小相等、方向相反的电流。 、 、 在 、 的连线上， 为 的中点， 、 位于 的中垂线上，且 、 、 、 到 点的距离均相等。关于 、 、 、 几点处的磁场，下列说 法正确的是（ ） A． 点处的磁感应强度为零 B． 、 两点处的磁感应强度大小相等、方向相反 C． 、 两点处的磁感应强度大小相等、方向相同 D． 、 两点处磁感应强度的方向不同 【答案】 C 【解析】 【详解】 A.由安培定则可知，两导线在 O 点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为 零，故选项 A 不符合题意； B.由安培定则，两导线在 a、b 两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流 M 在 a 处产生磁场的磁感应强度等于电流 N 在 b 处产生磁场的磁感应强度，电流 M 在 b 处产生 磁场的磁感应强度等于 N 在 a 处产生磁场的磁感应强度，所以 ab 两处磁感应强度大小相 等、方向相同，选项 B 不符合题意； CD.根据安培定则判断知两导线在 cd 处产生的磁场分别垂直 cd 两点与导线连线方向向下， 且产生的磁场的磁感应强度相等由平行四边形定则可知， c、 d 两点处的磁感应强度大小相 等，方向均竖直向下，故选项 C 符合题意，选项 D 不符合题意。 10． 甲、乙两船在静水中航行速度分别为 v1 和 v2，两船从同一位置划向河对岸，已知甲船 想以最短时间过河，乙船想以最短航程过河，结果两船抵达到岸的地点恰好相同，则甲、 乙两船渡河所用时间比 A．v12： v22 B． v22：v12 C．v1：v2 D．v2：v1 【答案】 B 【解析】 【详解】 两船抵达的地点相同，知合速度方向相同，甲船静水速垂直于河岸，乙船的静水速与合速 度垂直 ，如图 两船的合位移相等，则渡河时间之比等于两船合速度之反比 ，则 ，故 B 正确， A、C、D 错误； 故选 B。 【点睛】 关键是知道两船的合速度方向相同；两船抵达的地点相同，合速度方向相同，甲船静水速 度垂直于河岸，乙船的静水速度与合速度垂直；两船的合位移相等，则渡河时间之比等于 两船合速度之反比 。 11． 带电球体的半径为 R，以球心为原点 O 建立坐标轴 x，轴上各点电势 随 x 变化如图 所示，下列说法正确的是 A．球体带负电荷 B．球内电场强度最大 C．A、B 两点电场强度相同 D．正电荷在 B 点的电势能比 C 点的大 【答案】 D 【解析】 A、从球出发向两侧电势降低，而电场线从正电荷出发，沿着电场线电势降低， 故球带正电荷，故 A 错误； B、球是等势体，故内部任意两点间的电势为零，故场强为 零，故 B 错误； C、A 点与点 B 的电场强度大小相等，但方向相反，故不同，故 C错误； D、从 B到 C，电势降低，故正电荷电势能降低，故 D 正确；故选 D. 【点睛】本题考查电势与电场强度，关键是明确等势体内部场强为零，知道沿着电场线电 势降低 . 12． 一半径为 R 的半球面均匀带有正电荷 Q，电荷 Q 在球心 O 处产生的场强大小 ，方向图所示 .把半球面分为表面积相等的上、下两部分，如图甲所示，上、下两 部分电荷在球心 O 处产生电场的场强大小分别为 E1、E2;把半球面分为表面积相等的左、右 两部分，如图乙所示在左右两部分电荷在球心 O 处产生电场的场强大小分别为 E3、E4 则 ( ) A． B． C． D． 【答案】 C 【解析】 【详解】 根据点电荷电场强度公式 E=k ，且电荷只分布球的表面，对于图甲，虽表面积相同，但 由于间距的不同，则上、下两部分电荷在球心 O 处产生电场的场强大小关系为 El＞E2；因 电荷 Q 在球心 O 处产生物的场强大小 E0= ，则 E1＞ ；对于图乙，半球面分为表面积 相等的左、右两部分，是由于左右两个半个球壳在同一点产生的场强大小相等，则根据电 场的叠加可知：左侧部分在 O 点产生的场强与右侧电荷在 O 点产生的场强大小相等，即 E3=E4 ．由于方向不共线，由合成法则可知， E3＞ ；故 C 正确， ABD 错误；故选 C。 【点睛】 考查点电荷的电场强度的应用，知道电荷的分布，掌握矢量的叠加法则，对于此题采用 “反 证法 ”来区别选项的正误是很巧妙的，注意总结应用 . 13．图示为一个内、外半径分别为 R1 和 R2 的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为 ．取环面中心 O 为原点，以垂直于环面的轴线为 x 轴．设轴上任意点 P 到 O 点的的距离 为 x，P 点电场强度的大小为 E．下面给出 E 的四个表达式（式中 k 为静电力常量），其中 只有一个是合理的．你可能不会求解此处的场强 E，但是你可以通过一定的物理分析，对 下列表达式的合理性做出判断．根据你的判断， E的合理表达式应为 A． 1 2 2 2 2 2 1 2 2 ( )R RE k x x R x R B． 2 2 2 2 1 2 1 12 ( )E k x x R x R C． 1 2 2 2 2 2 1 2 2 ( )R RE k x x R x R D． 2 2 2 2 1 2 1 12 ( )E k x x R x R 【答案】 B 【解析】 【详解】 AC．场强的单位为 N/C，k 为静电力常量，单位为 Nm 2/C 2， 为单位面积的带电量，单位 为 C/m 2，则 2 k 表达式的单位即为 N/C，故各表达式中其它部分应无单位，可知 AC 错 误； BD．当 x=0 时，此时要求的场强为 O 点的场强，由对称性可知 0OE ，当 x→∞时 E→0， 而 D 项中 E→ 4 k ，故 B 正确， D 错误． 14． 如图所示，某河宽 d=100m，水流速度 v1=4 m/s，河中央处有一漂流物 A（可视为质 点）顺流而下， 观察点 B 发现漂流物时，其距观察点的平行河岸距离 L= 100 m，值班员当 即驾驶快艇去拦截漂流物，刚好在观察点正前方的 C处拦截到漂流物， BC连线垂直河岸。 此过程中快艇相对于水的速度恒定。 则下列说法中正确的是 A．快艇船头垂直河岸行驶，只要速度合适就可以完成任务 B．此过程中船行驶的速度可以小于 4m/s C．此过程中船行驶的速度大小一定是 2 5 m/s D．若水流速度加倍后仅将船的行驶速度大小加倍不可完成任务 【答案】 C 【解析】 【详解】 ABC．要刚好在 C 点完成拦截，漂流物到达 C点的时间 t = 1 L v =25s， 船的实际行驶速度方向必须是沿 BC方向，因而 v= 2 d t = 2m/s， 由此可知 2 2 2 1v v v船 ， 2 5v船 m/s>4m/s 方向与河岸成 α角，有 tan α= 1 1 2 v v ， 因而快艇的速度大小和方向都是确定的。 AB 错误， C 正确； D．当水速加倍后， t′= 12 L v =12.5s， 船的实际行驶速度方向必须是沿 BC方向，因而 v′=2 d t =4m/s， 由此可知 2v船 = 2 1v + 2v ， 得 v船 =4 5 m/s ， 方向与河岸成 α′角， tan α′= 1 1 2 v v ， D 错误。 15． 如图所示，水平面内有 A、B、C、D、E、F 六个点，它们均匀分布在半径为 R=2cm 的 同一圆周上，空间有一方向与圆平面平行的匀强电场。已知 A、C、 E 三点的电势分别为 2 3A V 、 2C V 、 2 3E V ，下列判断正确的是（ ） A．电场强度的方向由 A 指向 D B．电场强度的大小为 1V/m C．该圆周上的点电势最高为 4V D．将电子从 D 点移到 F 点，静电力做负功 【答案】 C 【解析】 A 项：匀强电场中 AE 连线的中点 G 的电势 1 2 2G A E CV ，所以 直线 COGF 为等势线，在匀强电场中等势线相互平行，电场线与等势线相互垂直，且由电 势高的等势线指向电势低的等势线，可知直线 AB 、直线 DE 分别为等势线，直线 DB、直 线 AE 分别为电场线，可知电场强度的方向由 E 指向 A，故 A 错误； B 项 ： EA 两 点 间 的 电 势 差 2 3EA E AU V ， 沿 电 场 方 向 的 距 离 33 50 d R m，电场强度 100EAU VE md ，故 B 错误； C 项：过圆心 O 作 EA 的平行线，与圆的交点 H 处电势最高， 2HOU ER V ，由 HO H OU ，可得：最高电势 4H V ，故 C 正确； D 项：将电子从 D 点移到 F 点，静电力先做正功再做负功，故 D 错误。 点晴：解决本题关键理解在匀强电场中相互平行且长度相等的两线段，两端的电势差相 等；电场线与等势线垂直且由电势高的等势线指向电势低的等势线。