高考物理图示法图像法解决物理试题解题技巧和训练方法及练习题

高考物理图示法图像法解决物理试题解题技巧和训练方法及练习题
一、图示法图像法解决物理试题
1．如图所示，左右两侧水平面等高，A 、B 为光滑定滑轮，C 为光滑动滑轮．足够长的轻绳跨过滑轮，右端与小车相连，左端固定在墙壁上，质量为m 的物块悬挂在动滑轮上．从某时刻开始小车向右移动，使物块以速度v 0匀速上升，小车在移动过程中所受阻力恒定不变．在物块上升的过程中（未到AB 所在的水平面），下列说法正确的是
A ．轻绳对小车的拉力增大
B ．小车向右做加速运动
C ．小车阻力的功率可能不变
D ．小车牵引力做的功小于物块重力势能的增加量与小车克服阻力做功之和
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．物块以匀速上升时，两边绳子的夹角变大，可知绳子的拉力变大，即轻绳对小车的拉力变大，选项A 正确；
B ．设绳子与竖直方向的夹角为θ，则由运动的合成知识可知0=2cos v v θ车，则随着物体的上升θ变大，车的速度减小，选项B 错误；
C ．小车在移动过程中所受阻力恒定不变，根据P=fv 车可知小车阻力的功率减小，选项C 错误；
D ．由能量关系可知：-PC k W W W
E 阻牵车-=∆ ，因小车动能减小，则<PC W W W +阻牵，即小车牵引力做的功小于物块重力势能的增加量与小车克服阻力做功之和，选项D 正确； 故选AD.
【点睛】
此题关键是对物体的速度进行如何分解，可参考斜牵引物体的运动分解问题，但是此题中物体两边都有绳子；注意搞清系统的能量转化情况.
2．如图所示，滑块A 、B 的质量均为m ,A 套在固定倾斜直杆上，倾斜杆与水平面成45°,B 套在固定水平的直杆上，两杆分离不接触，两直杆间的距离忽略不计且足够长，A 、B 通过铰链用长度为L 的刚性轻杆(初始时轻杆与平面成30°)连接，A 、B 从静止释放，B 开始沿水平面向右运动，不计一切摩擦，滑块A 、B 视为质点，在运动的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A ．A 、
B 组成的系统机械能守恒
B ．当A 到达与B 同一水平面时,A 的速度为gL
C ．B 滑块到达最右端时,A 的速度为2gL
D ．B 滑块最大速度为3gL
【答案】AD
【解析】
因不计一切摩擦，故系统机械能守恒，A 正确；设A 的速度为A v 、B 的速度为B v ，当A 到达与B 同一水平面时，对A 、B 速度进行分解，如图所示
根据沿杆方向速度相等有：2cos 452B A A v v v ==
，根据系统机械能守恒有：2211222A B L mg mv mv =+，解得：23
A v gL =，
B 错误；B 滑块到达最右端时，B 的速度为零，如图所示：
根据系统机械能守恒有：212122A mgL mv +='，解得：()12A v gL ='+，C 错误；当
A 滑到最低点时，速度为零，
B 的速度最大，如图所示：
根据系统机械能守恒有：23122
B mgL mv '=，解得：3B v gL '=，D 正确，选AD. 【点睛】应用A 、B 沿杆方向速度相等，求出A 、B 的速度关系，因为不计一切摩擦，故
A 、
B 组成的系统机械能守恒，当A 的速度最大时，B 的速度为0；当B 的速度最大时，A
的速度为0.
3．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．
4．如图，将一质量为2m 的重物悬挂在轻绳一端，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，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d ，杆上的A 点与定滑轮等高，杆上的B 点在A 点正下方距离A 为d 处．现将环从A 点由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法中正确的是（）
A ．环到达
B 处时，重物上升的高度
2d B ．环能下降的最大距离为43
d C ．环到达B 处时，环与重物的速度大小之比为
22 D ．环从A 到B 减少的机械能等于重物增加的机械能
【答案】BD
【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2d−d ，故A 错误；环下滑到最大高度为h 时环和重物的速度均为022h d d +，根据机械能守恒有222()mgh mg h d d =+，解得：h=43
d d ，故B 正确．对B 的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：vcos45°=v
重物，所以 2v v 重物
＝C 错误；环下滑过程中无摩擦力对系统做功，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D 正确；故选BD ．
5．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g
B ．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v A =2v B
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
【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v B =v A cos60°，得v A =2v B ；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.
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 =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43
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22H d d -，根据机械能守恒有：)222mgH mg
H d d =-，解得：43
d H =，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．
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，某空间有一正三棱锥OABC ，点A '、B '、C '分别是三条棱的中点。

现在顶点O 处固定一正点电荷，则下列说法正确的是（ ）
A ．A '、
B '、
C '三点连线所围的三角形平面区域内，三角形中心处电场强度最大
B ．AB
C ∆所在平面为等势面
C ．将一负试探电荷从A '点沿直线A B ''移到B '点，静电力对该试探电荷先做正功后做负功
D ．若A '点的电势为A ϕ'，A 点的电势为A ϕ，则AA '连线中点D 处的电势D ϕ一定大于2A A
ϕϕ'+
【答案】AC
【解析】A 、因为A′、B′、C′三点离顶点O 处的正电荷的距离相等，则三角形的中心离O 点最近电场强度最大，故A 正确；B 、由于△ABC 所在平面到顶点O 处的距离不相等，由等势面的概念可知，△ABC 所在平面不是等势面，故B 错误；C 、由电势的概念可知，沿直线A ′B ′的电势变化为先增大后减小，所以当在此直线上从A ′到B ′移动正电荷时，电场力对该正电荷先做负功后做正功，故C 正确。

D 、因为A D A D U E A D '''=⋅， DA DA U E DA =⋅，由点电荷的场强关系可知A D DA E E '>，又因为A D DA '>，所以有A D DA U U '>，即A D D A ϕϕϕϕ'->-，整理可得： 2A A
D ϕϕϕ'+<，故D 错误.故选AC.
【点睛】本题关键是明确点电荷的电场分布情况，注意根据对称性分析，同时要注意场强是矢量，电势是标量．同时明确等势面的分布情况．
9．如图所示，汽车用跨过定滑轮的轻绳提升物块A 。

汽车匀速向右运动，在物块A 到达滑轮之前，关于物块A ，下列说法正确的是
A．将竖直向上做匀速运动
B．将处于失重状态
C．将处于超重状态
D．将竖直向上先加速后减速
【答案】C
【解析】
【详解】
设绳子与水平方向的夹角为θ，将小车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度等于A的速度，根据平行四边形定则得v A=v cosθ，车子在匀速向右的运动过程中，绳子与水平方向的夹角为θ减小，所以A的速度增大，A做加速上升运动，且拉力大于重物的重力，A处于超重状态，故ABD错误，C正确。

【点睛】
解决本题的关键会对小车的速度进行分解，知道小车的速度是沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度．
10．如图所示，真空中有一个边长为L的正方体，正方体的两个顶点M、N处分别放置电荷量都为q的正、负点电荷．图中的a、b、c、d是其他的四个顶点，k为静电力常量．下列表述正确是（）
A．a、b两点电场强度大小相等，方向不同
B．a点电势高于b点电势
C．把点电荷+Q从c移到d，电势能增加
D．同一个试探电荷从c移到b和从b移到d，电场力做功相同
【答案】D
【解析】
A、根据电场线分布知，a、b两点的电场强度大小相等，方向相同，则电场强度相同．故A错误．
B、ab两点处于等量异种电荷的垂直平分面上，该面是一等势面，所以a、b的电势相等．故B错误．
C、根据等量异种电荷电场线的特点，因为沿着电场线方向电势逐渐降低，则c点的电势大于d点的电势．把点电荷+Q从c移到d，电场力做正功，电势能减
小，故C 错误．D 、因cb bd U U =可知同一电荷移动，电场力做功相等，则D 正确．故选
D ．
【点睛】解决本题的关键知道等量异种电荷周围电场线的分布，知道垂直平分线为等势线，沿着电场线方向电势逐渐降低．
11．位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如右图所示，ab 、cd 分别是正方形两条边的中垂线，O 点为中垂线的交点，P 、Q 分别为cd 、ab 上的点，且OP ＜OQ . 则下列说法正确的是
A ．P 、O 两点的电势关系为p o ϕϕ<
B ．P 、Q 两点电场强度的大小关系为E Q <E P
C ．若在O 点放一正点电荷，则该正点电荷受到的电场力不为零
D ．若将某一负电荷由P 点沿着图中曲线PQ 移到Q 点，电场力做负功
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据电场叠加，由图像可以知道ab 、cd 两中垂线上各点的电势都为零，所以P 、O 两点的电势相等，故A 错；
B ．电场线的疏密表示场强的大小，根据图像知E Q <E P ，故B 正确；
C ．四个点电荷在O 点产生的电场相互抵消，场强为零，故在O 点放一正点电荷,则该正点电荷受到的电场力为零，故C 错误.
D ．P 、Q 电势相等，若将某一负电荷由P 点沿着图中曲线PQ 移到Q 点，电场力做功为零，故D 错误；
故选B.
点睛：根据电场线的方向确定场源电荷的正负.电势的高低看电场线的指向,沿着电场线电势一定降低.电场线的疏密表示场强的大小,;根据电势高低判断功的正负.
12．如图所示，水平光滑长杆上套有物块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，角逐渐增大，则下列说法错误的是（ ）
A．θ＝30°时，P、Q的速度大小之比是3：2
B．θ角增大到90°时，Q的速度最大、加速度最小
C．θ角逐渐增大到90°的过程中，Q的动能增加，P的动能减小
D．θ角逐渐增大到90°的过程中，
Q的机械能增加，P的机械能减小【答案】C
【解析】
【详解】
A.对Q分析，根据速度和合成与分解可知，
v P=v Q cos30°，
解得
3
P
Q
v
v
，故A正确，A不合题意.
B.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，此时水平方向的拉力为零，加速度最小，故B正确;B项不合题意.
C.θ角逐渐增大到90°的过程中，Q的速度一直增大，P的速度先增大，后减小，故Q的动能增加，P的动能先增大后减小，故C错误;则C项符合题意.
D.θ角逐渐增大到90°的过程中，绳的拉力一直做正功，故机械能增加，绳的拉力对P一直做负功，机械能一直减小，故D正确;D项不合题意.
13．如右图，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，.电荷量相等、符号相反的两个电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2.E1与E2之比为( )
A．1：2 B．2：1 C．D．
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：由得：；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2，知两点电荷在O点的场强夹角为1200，由矢量的合成知，得：，B对
14．如图所示，在一座寺庙门口吊着一口大钟，在大钟旁边并排吊着撞锤，吊撞锤的轻绳
长为L，与吊撞锤的点等高且水平相距23L
处有一固定的光滑定滑轮，一和尚将轻绳一
端绕过定滑轮连在撞锤上，然后缓慢往下拉绳子另一端，使得撞锤提升竖直高度L/2时突然松手，使撞锤自然的摆动下去撞击大钟，发出声音．（重力加速度g）则
A．在撞锤上升过程中，和尚对绳子的拉力大小不变
B．在撞锤上升过程中，撞锤吊绳上的拉力大小不变
C．突然松手时，撞锤的加速度大小等于g
D
3
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
因为撞锤在缓慢上升，合力为零，因为两个拉力的方向始终在改变，根据共点力平衡知，和尚对绳子的拉力和吊绳对撞锤的拉力都在变化．故A、B错误．突然松手时，撞锤受吊绳的拉力和重力两个力作用，根据几何关系知，此时吊绳与竖直方向的夹角为60度，受力如图，
在此瞬间，在沿绳子方向上的合力为零，合力在垂直绳子方向，即F合＝mgsin60°＝
3
mg，根据牛顿第二定律得，
3
F
a g
m
合
＝＝．故D正确，C错误．故选D．
15．如图所示，真空中两等量异种电荷P、Q固定于一等腰梯形ABCD两腰的中点处，已知一带正电的试探电荷从A点移动到B点时电势能增加，则以下判定正确的是（）
A．P是正电荷，Q是负电荷
B．若将该试探电荷由B点移动到D点，其电势能保持不变
C．若将该试探电荷由C点移动到D点，将克服电场力做功
D．该试探电荷在A、C两点所受的电场力大小相等
【答案】C
【解析】
A、因正电荷由A到B电势能增加，则电场力做负功，正电荷应从低电势处运动到高电势处，电势升高．故B点电势高于A点电势．则Q点处为正电荷，P点处为负电荷，故A错误．
B、结合等量异种点电荷的电场的特点可知，B点和D点没有在同一条等势线上，故电势能变化，故B错误；
C、结合等量异种点电荷的电场的特点可知，C点电势为负，D点电势为正，正电荷从C到D点电势能增大，则电场力做负功，故C正确．
D、根据电场线的分布情况C点场强大小较小，故电场力大小在C点较小，故D错误．故选C．
【点睛】根据正电荷在电势高处电势能大，判断电势高低，即可确定P、Q处电荷的电性；根据电场线的分布情况，分析场强关系；由电势的高低，判断电场力对正电荷做功正负。