高中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．如图所示，三根通电长直导线A、B、C互相平行，其横截面位于等腰直角三角形的三个顶点上，三根导线中通入的电流大小相等，且A、C中电流方向垂直于纸面向外，B中电
流方向垂直于纸面向内；已知通电导线在其周围某处产生的磁场的磁感应强度
kI
B
r =，其
中I为通电导线中的电流强度，r为某处到通电直导线的距离，k为常量．下列说法正确的是( )
A．A所受磁场作用力的方向与B、C所在平面垂直
B．B所受磁场作用力的方向与A、C所在平面垂直
C．A、B单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶2
D．A、B单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶2
【答案】BC
【解析】
利用右手定则可知：A处的合磁场方向沿AC方向，所以A所受磁场作用力的方向与A、C 所在平面垂直，A错；
B、利用右手定则可知：B处的合磁场方向沿AC方向，所以B所受磁场作用力的方向与A、C所在平面垂直，B对；
C、知通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度
kI
B
r
=，根据磁场的叠加知：A处的磁
场大小为
2
2
kI
r
，而B处的磁场强度为2
kI
r
，所以A、B单位长度所受的磁场作用力
大小之比为1:2，C对，D错；
故本题选：BC
2．物块B套在倾斜杆上，并用轻绳绕过定滑轮与物块A相连（定滑轮体积大小可忽略），今使物块B沿杆由点M匀速下滑到N点，运动中连接A、B的轻绳始终保持绷紧状态，在下滑过程中，下列说法正确的是（）
A ．物块A 的速率先变大后变小
B ．物块A 的速率先变小后变大
C ．物块A 始终处于超重状态
D ．物块A 先处于失重状态，后处于超重状态 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．将B 的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图，
根据平行四边形定则，沿绳子方向的速度为
A B v v cos θ=
可知θ在增大到90°的过程中，A 的速度方向向下，且逐渐减小；由图可知，当B 到达P 点时，B 与滑轮之间的距离最短，θ=90°，A 的速度等于0，随后A 向上运动，且速度增大；所以在B 沿杆由点M 匀速下滑到N 点的过程中，A 的速度先向下减小，然后向上增大，故A 错误，B 正确；
CD ．物体A 向下做减速运动和向上做加速运动的过程中，加速度的方向都向上，所以A 始终处于超重状态．故C 正确，D 错误； 故选BC ． 【点睛】
解决本题的关键知道A 沿绳子方向上的分速度等于B 的速度，以及知道除超重状态时物体的加速度的方向向上，失重状态时加速度的方向向下即可．
3．如图所示，在距水平地面高为0.4m 处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P 点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P 点的右边，杆上套有一质量m=2kg 的滑块A ．半径R ＝0.3m 的光滑半圆形细轨道竖直地固定在地面上，其圆心O 在P 点的正下方，在轨道上套有一质量也为m=2kg 的小球B ．用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将A 、B 连接起来．杆和半圆形轨道在同一竖直面内，A 、B 均可看作质点，且不计滑轮大小的影响．现给滑块A 一个水平向右的恒力F ＝50N （取g=10m/s 2）．则（ ）
A ．把小球
B 从地面拉到P 的正下方时力F 做功为20J B ．小球B 运动到
C 处时的速度大小为0
C ．小球B 被拉到与滑块A 速度大小相等时，离地面高度为0.225m
D ．把小球B 从地面拉到P 的正下方C 时，小球B 的机械能增加了20J 【答案】ACD 【解析】
解： 把小球B 从地面拉到P 点正下方C 点过程中，力F 的位移为：
()220.40.30.40.30.4x m =+--= ，则力F 做的功W F =Fx=20J ，选项A 正确；把小球B
从地面拉到P 点正下方C 点时，此时B 的速度方向与绳子方向垂直，此时A 的速度为零，设B 的速度为v ，则由动能定理：2
102
F W mgR mv -=
- ，解得v=27 m/s ，选项B 错误；当细绳与圆形轨道相切时，小球B 的速度方向沿圆周的切线方向向上，此时和绳子方向重合，故与小球A 速度大小相等，由几何关系可得h=0.225m 选项C 正确；B 机械能增加量为F 做的功20J ，D 正确 本题选ACD
4．质量为2kg 的物体(可视为质点)在水平外力F 的作用下,从t=0开始在平面直角坐标系xOy(未画出)所决定的光滑水平面内运动．运动过程中,x 方向的x-t 图象如图甲所示,y 方向的v-t 图象如图乙所示．则下列说法正确的是（ ）
A ．t=0时刻，物体的速度大小为10m/s
B ．物体初速度方向与外力F 的方向垂直
C ．物体所受外力F 的大小为5N
D ．2s 末，外力F 的功率大小为25W 【答案】CD 【解析】
【详解】
由图甲图得到物体在x 方向做匀速直线运动，速度大小为
10
/ 2.5/4
x x v m s m s t =
=V V ＝，t=0时刻，y 方向物体的分速度为v y =10m/s ，物体的速度大小为v=22
x y
v v +＞10m/s ．故A 错误．物体在x 方向做匀速直线运动，合力为零，y 方向做匀减速直线运动，合力沿-y 轴方向，而物体的初速度不在x 轴方向，所以物体的初速度方向和外力的方向并不垂直．故B 错误．由乙图的斜率等于加速度，得到物体的加速度大
小为22100/ 2.5/4
v a m s m s t -=
==V V ，所受外力F 的大小为F=ma=5N ．故C 正确．2s 末，外力的功率P=Fv y =5×5W=25W ．故D 正确．故选CD ． 【点睛】
本题知道x 、y 两个方向的分运动，运用运动的合成法求解合运动的情况．对于位移图象与速度图象的斜率意义不同，不能混淆：位移图象的斜率等于速度，而速度图象的斜率等于加速度．
5．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 【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.
6．如图所示，在M 、N 两点分别固定点电荷+Q 1、－Q 2，且Q 1>Q 2，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E KO 、E KB ，电势能分别为E pO 、E pB ，电场中C 、D 两点的场强大小分别为E C 、E D ，电势分别为C D ϕϕ、，则下列说法正确的是（ ）
A ．E KO 一定小于E K
B B ．E pO 一定小于E pB
C ．E C 一定大于E
D D ．C ϕ一定小于D ϕ
【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
Q
E 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E C 一定大于E D ，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 ϕ一定大于D ϕ，故D 项错误。

故选AC 。

7．如图所示，光滑直角细杆POQ 固定在竖直平面内，OP 边水平，OP 与OQ 在O 点平滑相连，质量均为m 的A 、B 两小环用长为L 的轻绳相连，分别套在OP 和OQ 杆上．初始时刻，将轻绳拉至水平位置拉直（即B 环位于O 点），然后同时释放两小环，A 环到达O 点后，速度大小不变，方向变为竖直向下，已知重力加速度为g ．下列说法正确的是（ ）
A ．当
B 环下落
2L
时，A 环的速度大小为g L B ．在A 环到达O 点的过程中，B 环一直加速
C ．A 环到达O 点时速度大小为2gL
D ．当A 环到达O 点后，再经2g
L
的时间能追上B 环 【答案】ACD 【解析】 【详解】
B 环下落一段位移后，设绳子与水平方向之间的夹角为α，则与竖直方向之间的夹角β=90°-α，设此时A 的速度为v A ，将A 的速度沿绳子方向与垂直于绳子的方向分解，设沿绳子方向的分速度为v ，如图所示：
可得：v =v A cosα，设B 的速度为v B ，将B 的速度也沿绳子的方向与垂直于绳子的方向分解如图，其中沿绳子方向的分速度与A 沿绳子方向的分速度是相等的，可得：v =v B cosβ，联
立可得：tan A B v v α=，当B 环下落2
L
时绳子与水平方向之间的夹角12sin 2
L
L α==，可得：所以：α=30°，A 环的速度大小为0
3tan 30
A
B A v v v ==，B 下降的过程中A 与B 组成的系统机械能守恒可得：22
11222
A B L mg
mv mv =+，联立得A 环的速度大小为A gL
v =
故A 正确；B 开始下降的过程中速度由0开始增大，所以是做加速运动．当绳子与竖直方向之间的夹角接近90°时，tanβ→∞，则0tan A
B v v α
=
→，可知当A 到达O 点时，B 的速度等于0．所以B 一定还存在减速的过程．即A 环到达O 点的过程中，B 环先加速后减速，故B 错误；由于A 到达O 点时B 的速度等于0，由机械能守恒得：212
A mgL mv =
'，解得：2A v gL '=，故C 正确；环A 过O 点后做加速度等于g 的匀加速直线运动，B 做自由落体运动．当A 追上B 时有：221122A v t gt L gt '+=+，解得：2L
t g
'=，故D 正确．所以ACD 正确，B 错误．
8．如图所示，跨过同一高度处的光滑轻小定滑轮的细线连接着质量相同的物体A 和B ，A 套在光滑水平杆上，定滑轮离水平杆的高度h=0.2m ，开始时让连接A 的细线与水平杆的夹角θ=53°，现把A 由静止释放，在以后A 向右的运动过程中，下列说法中正确的是（sin53°=0.8，cos53°=0.6，g 取10m/s 2，且B 不会与水平杆相碰．）( )
A ．物体A 在运动的过程中，绳的拉力一直做正功，所以机械能一直增加
B ．物体B 在运动的过程中，绳的拉力先做负功再做正功，动能最小为零
C ．物体A 在运动过程中先加速后减速，且最大速度等于1m/s
D ．物体B 在运动过程中先加速后减速，且最大速度等于1m/s 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
A 、在A 运动过程中，开始时绳子拉力与运动方向相同，拉力做正功，当越过悬点正下方后，拉力开始做负功；故A 拉力先做正功后做负功；故A 错误.
C 、A 的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向上的分速度等于B 的速度大小，有：v A cos θ=v B ，A 、B 组成的系统机械能守恒，当θ=90°时，A 的速率最大，此时B 的速率为零．根据系统机械能守恒有：2
1(
)sin 2
B A h m g h mv θ-=，解得v =1m/s ；
C 正确. B 、在B 运动过程中，拉力先做负功后做正功，当B 的速度为零动能最小为零；故B 正确.
D 、由A 的分析可知，B 的速度先向下增大后减小，再向上增大后减小．最大速度等于v A cos θ=0.8m/s ；故D 错误. 故选BC. 【点睛】
解决本题的关键知道A沿绳子方向上的分速度等于B的速度大小，以及知道A、B组成的系统机械能守恒．
9．真空中电量均为Q的两同种点电荷连线和一绝缘正方体框架的两侧面ABB1A1和DCC1D1中心连线重合，连线中心和立方体中心重合，空间中除两同种电荷Q产生的电场外，不计其它任何电场的影响，则下列说法中正确的是（）
A．正方体两顶点A、C1电场强度相同
B．正方体两顶点A、C1电势相同
C．两等量同种点电荷周围电场线和面ABB1A1总是垂直
D．把正检验电荷q从顶点A移到C电场力不做功
【答案】BD
【解析】
【分析】
电场强度是矢量，通过场强的叠加获得合场强；电势是标量，沿着电场线方向电势降低，可以根据对称性判断电势的大小；电荷从等势面上的一点移动到另一点，电场力不做功。

【详解】
AC．电场强度是矢量，需要两个电荷在不同点进行场强的叠加，所以A点和C1点两处的电场强度大小相等，方向不同，且A点合场强不与面ABB1A1垂直，所以AC错误；
B．根据电势的对称性可知A、B、B1、A1、和D、C、C1、D1这8个点的电势相等（关于点电荷连线的中点对称），故B正确；
D．因为A点和C点的电势相等，根据电场力做功：
=
W qU
可知，正检验电荷q从顶点A移到C电场力不做功，故D正确。

【点睛】
考察等量同种电荷电场线和等势面的分布，掌握电场强度和电势的标矢性。

10．测量平面内某点P的电场强度大小随时间的变化，得到如图所示的图线，图线AB段t t=对称．电场是由该平面内两个相同的点电荷产生的，其中一个点电与BC段关于直线
荷固定不动且到P点的距离为d，另一个点电荷以恒定的速度在该平面内做匀速直线运动，静电力常量为k，不考虑磁场因素，则
A．点电荷的电荷量为
2 0
2 E d
k
B．点电荷的电荷量为
2
E d
k
C．运动电荷的速度大小为
3d
t
D．运动电荷到P点的最小距离为d
【答案】BCD
【解析】A、B、根据图象可知，当时间趋向于无穷大的时候，说明运动的电荷离的很远，此时产生电场的电荷只有固定的电荷，由图可知，此时P点的场强为E0，设电荷的电荷量
为Q，根据点电荷的场强公式可得，
02
kQ
E
d
=，解得
2
E d
Q
k
=,所以A错误，B正确；
C、运动电荷和固定电荷在同一个平面内，根据上面的分析可知，它们之间的关系如图:
设t0时刻，运动点电荷与P点之间的夹角为α，距离为r，此时运动电荷产生的场强2
kQ
E
r
=，固定电荷产生的场强为
02
kQ
E
d
=，以P点为坐标原点，建立直角坐标系如图，把运动电荷产生的场强E分解，得出P点的合场强为()()
2
22
00
13
sin cos
E E E E
αα
⎫
-+=⎪⎪
⎝⎭
，其中sin
d
r
α=,
22
cos
r d
α
-
=
联立解得：r=2d，运动电荷经过的距离为223
r d d
-=，所以运动电荷的速度大小为0
3d
t
，所以C正确；D、根据图象可知，P点的场强最小值为0，说明此时两个电荷在P 点产生的场强大小相等方向相反，即运动的电荷离P点的距离也是d，所以运动电荷到P 点的最小距离为d，所以D正确；故选BCD．
【点睛】本题考查的是电荷的叠加问题，题目的难点在于有一个电荷是运动的，导致P点
的合场强在不断的变化，根据图中的已知条件来计算场强的大小和速度的大小，题目的难点较大．
11．图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷＋q、＋q、－q，在该三角形中心O点处固定一电量为-2q的点电荷，则该电荷受到的电场力为（）
A．，方向由O指向C
B．，方向由C指向O
C．，方向由C指向O
D．，方向由O指向C
【答案】B
【解析】
【详解】
O点是三角形的中心，到三个电荷的距离为：，
三个电荷在O处产生的场强大小均为：
根据对称性和几何知识得知：两个+q在O处产生的合场强为：
再与-q在O处产生的场强合成，得到O点的合场强为：，方向
由O指向C．则该负电荷受到的电场力为：，方向由C指向O；故B正确。

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E l＞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．已知均匀带电圆盘在圆外平面内产生的电场与一个位于圆心的、等电量的同种点电荷产生的电场相同．如图所示，电荷总量为Q的电荷均匀分布在半径为R的圆盘上，在过圆心O的直线上有A、B两点，O与B，B与A的距离均为R，现以OB为直径在盘内挖掉一个小圆盘，若静电力常量为k，则剩余部分在A处的场强大小为：
A ．24kQ R
B ．29kQ R C
．2536kQ R D ．2
1336kQ R 【答案】C
【解析】
由题意知，半径为R 的均匀带电圆盘在A 点产生场强为：122(2)4kQ kQ E R R =
= 同理割出的小球半径为2
R ，因为电荷平均分布，其带电荷量为：22(
)24Q R Q Q R ππ'=⨯= 则其在A 点产生的场强：22239()2
kQ kQ E R
R ='= 所以剩余空腔部分电荷在A 点产生的场强为：1222254936kQ kQ kQ E E E R R R
=-=-= 所以选择C.
【点睛】本题采用割补的思想方法求解，先求出整个大盘在B 点产生的场强，再求出割出的小圆盘在A 点产生的场强，利用整体场强等于剩余部分在A 点产生场强和割掉的小圆盘在A 点产生的场强矢量和，从而求出A 处的场强
14．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
15．如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的前提下，当小车匀速向右运动时，绳中拉力()．
A．大于A所受的重力
B．等于A所受的重力
C．小于A所受的重力
D．先大于A所受的重力，后等于A所受的重力
【答案】A
【解析】
【详解】
绳与小车的结点向右匀速运动，此为合运动，可把它按如图所示进行分解．
其中v1为绳被拉伸的速度，
v1＝v cos θ
A上升的速度v A与v1大小相等，即
v A＝v1＝v cos θ
随着车往右运动，θ角减小，故v A增大，即A物体加速上升，加速度竖直向上，由牛顿第二定律得，绳中拉力
T＝mg＋ma＞mg
故A正确，BCD错误。

故选A．。