高中物理高考物理图示法图像法解决物理试题常见题型及答题技巧及练习题

高中物理高考物理图示法图像法解决物理试题常见题型及答题技巧及练习题
一、图示法图像法解决物理试题
1．真空中，在x 轴上x =0和x =8处分别固定两个电性相同的点电荷Q l 和Q 2。

电荷间连线上的电场强度E 随x 变化的图象如图所示（+x 方向为场强正方向），其中x =6处E =0。

将一个正试探电荷在x =2处由静止释放（重力不计，取无穷远处电势为零）。

则
A ．Q 1、Q 2均为正电荷
B ．Q 1、Q 2带电荷量之比为9：1
C ．在x =6处电势为0
D ．该试探电荷向x 轴正方向运动时，电势能一直减小 【答案】AB 【解析】 【详解】
由图可知，若两个电荷是负电荷则x=2处场强方向为负方向，故两个电荷同为正电荷，A 正确；因在x =6处场强为0，则12
2262
Q Q k
k =，解得：12:9:1Q Q =，B 正确；根据同种正电荷连线的中垂线电势分布特点，可知从x =6向无穷远运动时电势在降低，则x =6处电势大于0，C 错误；由图可知，0-6之间电场为正，沿x 轴的正方向，所以从0到6之间电势逐渐降低；而6-8之间的电场为负，沿x 轴的负方向，所以从6到8之间电势升高，因此将一个正点电荷沿x 轴运动时，该电荷的电势能先减小后增大，D 错误。

2．真空中有四个相同的点电荷，所带电荷量均为q ，固定在如图所示的四个顶点上，任意两电荷的连线长度都为L ，静电力常量为k ，下列说法正确的是
A ．不相邻的两棱中点连线在同一条电场线上
B ．每条棱中点的电场强度大小都为
2
869kq
L
C ．任意两棱中点间的电势差都为零
D ．a 、b 、c 三点为侧面棱中点，则a 、b 、c 所在的平面为等势面 【答案】BC 【解析】
【详解】
假设ab连线是一条电场线，则b点的电场方向沿ab方向，同理如果bc连线是一条电场线，b的电场方向沿bc方向，由空间一点的电场方向是唯一的可知电场线不沿ab和bc方向，因此A错；由点电荷的电场的对称性可知abc三点的电场强度大小相同，由电场的叠加法则可知上下两个点电荷对b点的和场强为零，左右两个点电荷对b点的合场强不为
零，每个电荷对b点的场强22
4kq =
3L
3
kq
E
L
=
⎛⎫
⎪
⎝⎭
，合场强为
2
4kq686kq
=2Ecosa=2=
3L
E⨯
合
，故B正确；由点电荷的电势叠加法则及对称性可知abc三点的电势相等，因此任意两点的电势差为零，故C正确；假设abc平面为等势面，因此电场线方向垂直于等势面，说明电场强度的方向都在竖直方向，由电场叠加原理知b点的电场方向指向内底边，因此abc不是等势面，故D错误。

3．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的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d.现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d时（图中B处），下列说法正确的是
A．小环刚释放时轻绳中的张力一定大于2mg
B．小环到达B处时，重物上升的高度也为d
C．小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于
D．小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
由题意，释放时小环向下加速运动，则重物将加速上升，对重物由牛顿第二定律可知绳中张力一定大于重力2mg，所以A正确；小环到达B处时，重物上升的高度应为绳子缩短的长度，即2
h d d
∆=-，所以B错误；根据题意，沿绳子方向的速度大小相等，将小环A
速度沿绳子方向与垂直于绳子方向正交分解应满足：
A B v cos v θ=，即1
2A B
v
v cos θ
==，所以C 正确，D 错误． 【点睛】
应明确：①对与绳子牵连有关的问题，物体上的高度应等于绳子缩短的长度；②物体的实际速度即为合速度，应将物体速度沿绳子和垂直于绳子的方向正交分解，然后列出沿绳子方向速度相等的表达式即可求解．
4．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；
5．如图所示，在x 轴上有A 、O 、B 、M 四点，OA ＝OB ＝BM ＝
2
L
，A 、B 两点固定有电荷量分别为＋Q （Q >0）和－2Q 的异种点电荷。

静电力常量为k 。

下列说法正确的是
A ．在x 轴上A 、O 两点之间还有一点与M 点的电场强度相同
B ．O 点的电场强度大小为
2
12kQ
L ，方向沿
x 轴正方向 C ．O 点的电势高于M 点的电势
D ．将一带正电的试探电荷从O 点移至M 点，其电势能增加 【答案】BC 【解析】 【详解】
A ．由O 点到
B 点，场强越来越大，而从B 点到O 点，场强越来越小，而O 点的场强大于在M 点的场强，从A 到O 的场强逐渐减小，所以在x 轴上A 、O 两点之间不会有一点与M 点的电场强度相同，A 错误； B ．O 点的合场强大小为
2
2
221222kQ kQ kQ L L L +
=
⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭
方向沿x 轴正方向，B 正确；
C ．B 点的电荷在M 点和O 点形成的场强大小一样，方向相反，A 点在O 点形成的场强大于在M 点形成的场强，而在O 的场强是两场强大小相加，在M 点的场强是两场强大小相减，可以判断在O 点的场强大于在M 点的场强，根据沿电场线方向电势降低可知，O 点的电势高于M 点的电势，C 正确；
D ．O 点的场强大于M 点的场强，所以将一带正电的试探电荷从O 点移至M 点，其电势能减少，D 错误。

故选BC 。

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．真空中，在x轴上x=0和x=8处分别固定两个电性相同的点电荷Q l和Q2．电荷间连线上的电场强度E随x变化的图像如图所示（+x方向为场强正方向），其中x=6处E=0．将一个正试探电荷在x=2处由静止释放（重力不计，取无穷远处电势为零）．则
A ．Q 1、Q 2均为负电荷
B ．Q 1、Q 2带电量之比为9：1
C ．在x =6处电势为0
D ．该试探电荷向x 轴正方向运动时，电势能一直减小 【答案】B 【解析】 【详解】
A ．由图，在x =0处场强为正，x =8处场强为负，可知Q 1、Q 2为同种正电荷，故A 错误；
B ．根据题意“x =6处E =0 ”可知，在x =6处，12E E =，即12
22
62Q Q k
k =，解得212269
21
Q Q ==，故B 正确； C ．由于无穷远处电势为零，故在x =6处电势不为0，故C 错误；
D ．该试探电荷向x 轴正方向运动时，电场力先做正功，再做负功，因此电势能先减小后增大，故D 错误．
8．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 cos θ，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．
9．如图所示，一个长直轻杆两端分别固定小球A 和B ，两球质量均为m ，两球半径忽略不计，杆的长度为L .先将杆竖直靠放在竖直墙上，轻轻拨动小球B ，使小球B 在水平面上由静止开始向右滑动，当小球A 沿墙下滑距离为
2
L
时，下列说法正确的是(不计一切摩擦)
A ．杆对小球A 做功为
1
2
mgL B ．小球A 和B 1
2
gL C ．小球A 、B 132gL 12
gL D ．杆与小球A 和B 组成的系统机械能减少了1
2
mgL 【答案】C 【解析】 【详解】
BC.当小球A 沿墙下滑距离为
2
L
时，设此时A 球的速度为v A ，B 球的速度为v B .根据系统机械能守恒定律得：22
11222
A B L mg mv mv =+，两球沿杆子方向上的速度相等，则有：
v A cos60°=v B cos30°.联立两式解得:132A v gL =, 12B v gL =故B 错误,C 正确. A.对A 球使由动能定理有：21=022A L mg W mv +-杆，代入A 的速度解得=8
L
W mg -杆，
故A 错误.
D.对于杆与小球A和B组成的系统而言运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒；故D错误.
10．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。

11．圆心为O、半径为R的半圆直径两端，各固定一根垂直圆平面的长直导线a、b，两导线中通有大小分别为3I0和I0且方向相同的电流。

已知长直导线产生的磁场的磁感应强度
B=k，其中k为常数、I为导线中电流强度、r为点到导线的距离。

在半圆周上D点磁感应强度的方向恰好沿圆周切线方向，则下列说法正确的是
A．D点和圆心O连线与水平直径之间夹角α=30°
B．D点和圆心O连线与水平直径之间夹角α=45
C．D点磁感应强度为
D．D点磁感应强度为
【答案】C
【解析】
【分析】
直径所对的圆周角等于，弦切角等于圆周角，等于圆心角的一半，根据右手定则分别画出电流和在D处产生的磁场，根据平行四边形进行合成，利用几何关系求圆心角和对应的磁感应强度。

【详解】
AB.在三角形，，，在半圆周上D点磁感应强度的方向恰好沿圆周切线方向，如图则有，联立解得：，由圆的几何知识，圆心角等于圆周的2倍，可得，故AB错；
CD.由以上式子还有；且，故C正确，D错误。

【点睛】
考查右手螺旋定则与矢量的合成法则的应用，理解磁感应强度B＝k的含义，注意几何关系：圆的直径对应的圆周角为90°。

12．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.
13．如图所示，一条河岸笔直的河流水速恒定，甲、乙两小船同时从河岸的A 点沿与河岸的夹角均为θ的两个不同方向渡河。

已知两小船在静水中航行的速度大小相等，则下列说法正确的是（ ）
A ．甲先到达对岸
B ．乙先到达对岸
C ．渡河过程中，甲的位移小于乙的位移
D ．渡河过程中，甲的位移大于乙的位移
【答案】C 【解析】 【详解】
AB ．两小船在静水中航行的速度大小相等，且与河岸夹角均为30°，所以船速在垂直于河岸方向上的分速度相等；根据运动的独立性，船在平行于河岸方向上的分速度不影响过河时间，所以甲、乙两船同时到达对岸，AB 错误； CD ．甲船在平行河岸方向上的速度为：
||cos30v v v =-︒甲甲水
乙船在平行河岸方向上的速度为：
||+cos30v v v =︒乙乙水
两船在平行河岸方向上的位移分别为||||x v t =甲甲，||||x v t 乙乙=，则||||x x >乙甲，又两船在垂直河岸方向上的位移一样，综上，渡河过程中，甲的位移小于乙的位移，C 正确D 错误。

故选C 。

【点睛】
运动的合成与分解中要注意独立性的应用，两个分运动是相互独立，互不干扰的，将船的运动分解为垂直河岸方向和沿河岸方向，根据分运动与合运动具有等时性进行分析。

14．图示为一个半径为R 的均匀带电圆环，取环面中心O 为原点，以垂直于环面的轴线为x 轴，P 到O 点的距离为2R ，质量为m ，带负电且电量为q 的小球从轴上P 点由静止释放，小球运动到Q 点时受到为零，Q 点再O 点上方R 处，下列说法正确的是
A ．P 点电势比Q 点电势低
B ．P 点电场比Q 点场强大
C ．P 、Q 两点的电势差为
mgR q D ．Q 点的场强大小等于
mg q 【答案】C
【解析】A 、由题意可知带负电小球由P 点到Q 点先加速后减速运动，受到沿x 轴向上的电场力作用，故场强沿x 轴向下，沿电场线方向电势逐渐降低，故P 点电势比Q 点电势高，A 错误；B 、D 、开始P E q mg <，在Q 点Q E q mg ≥，故P 点场强必Q 点场强小，
B 、D 错误；
C 、由P 到Q 由动能定理可知克服电场力做功为mgR ，故P 、Q 两点的电势差为PQ mgR U q
=，C 正确；故选C 。

【点睛】解决本题的关键是根据小球的运动情况，判断其受力情况。

知道动能定理是求电势差常用的方法。

15．如图所示，在等边三角形ABC 的三个顶点上固定三个点电荷，其中A 点位置的点电荷带电量为+Q ，B 、C 两点位置的点电荷带电量均为-Q ，在BC 边的中垂线上有P 、M 、N 三点，且PA =AM =MN ，关于三点的场强和电势（取无穷远处电势为零），下列说法不正确的是( )
A ．M 点的场强大于P 点的场强
B ．MN 之间某点的场强可能为零
C ．N 点的场强方向沿中垂线向下
D ．P 点的电势高于M 点的电势
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.点电荷的电场如图所示：
正电荷在P 、M 两点处产生的场强大小相等为12Q E k d =（d 为PA 、AM 、MN 的距离）；而两负电荷在P 点处的合场强向下，在M 点场强为零；所以M P E E >；故A 正确，不符合题意；
BC.正电荷在N 点的场强32
4Q E k d =，两负电荷在N 点的场强
43
2
2
2cos30
2
)
Q Q
E k E
d
=︒=>，故N点合场强向上且可知在M、N之间某点
场强可能为零，故B正确，不符合题意；C错误，符合题意；
D.由场强叠加可知A、M之间的场强均大于A、P之间的场强，所以A M A P
ϕϕϕϕ
->-，所以M P
ϕϕ
<，故D正确，不符合题意．。