最新高考物理图示法图像法解决物理试题题20套(带答案)

最新高考物理图示法图像法解决物理试题题20套(带答案)
一、图示法图像法解决物理试题
1．有一个固定的光滑直杆与水平面的夹角为 53°，杆上套着一个质量为m = 2kg 的滑块 A （可视为质点）.用不可伸长的轻绳将滑块A 与另一个质量为M=2.7kg 的物块B 通过光滑的定滑轮相连接，细绳因悬挂B 而绷紧，此时滑轮左侧轻绳恰好水平，其长度103
L =m ，P 点与滑轮的连线同直杆垂直（如图所 示）．现将滑块A 从图中O 点由静止释放，（整个运动过程中 B 不会触地，g =10m/s 2）．下列说法正确的是
A ．滑块A 运动到 P 点时加速度为零
B ．滑块A 由O 点运动到P 点的过程中机械能增加
C ．滑块A 经过 P 点的速度大小为2m/s
D ．滑块A 经过P 1047m/s 【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．滑块A 运动到P 点时，垂直于杆子的方向受力平衡，合力为零；沿杆子方向，重力有沿杆向下的分力mg sin53°，根据牛顿第二定律得：
mg sin53°=ma
a =gsin53° 故A 错误．
B ．滑块A 由O 点运动到P 点的过程中，绳子的拉力对滑块A 做正功，其机械能增加；故B 正确．
CD ．由于图中杆子与水平方向成53°，可以解出图中虚线长度： 8sin 53m 3
l L =︒= 所以滑块A 运动到P 时，A 下落
10348sin 53cos53sin 53=
m=m 3555
OP h x L =︒=︒︒⨯⨯ B 下落
1082m m m 333
H L l =-=-= 当A 到达P 点与A 相连的绳子此时垂直杆子方向的速度为零，则B 的速度为零，以两个物体组成的系统为研究对象，由机械能守恒定律得：
212
MgH mgh mv +=
解得 52m/s v =
故C 正确，D 错误．
故选BC ．
【点睛】
加速度根据牛顿第二定律研究，机械能的变化根据除重力以外的力做功情况进行判断，都是常用的思路．关键在于判断出滑块A 滑到P 点时，绳子在竖直杆子方向的速度为零，即B 的速度为零．
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.
3．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2L 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03tan 30A 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：2211222
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．
4．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．
【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．
5．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1222
62Q Q k k =，解得21226921
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．
6．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．
7．如图所示，a 、b 两点处分别固定有电量均为Q 的带正电的点电荷，c 是线段ab 的中点，d 是ac 的中点，c 是ab 的垂直平分线上的一点，ce =cd ，将一个正点电荷先后放在d 、c 、e 点，它所受的电场力分别为d c e F F F 、、，则下列说法正确的是
A ．d e F F 、的方向都是水平向右
B ．d e F F 、的方向相互垂直，0c F
C ．d e F F 、的大小相等，c F 的方向竖直向上
D ．d 的电势小于e 点的电势
【答案】B
【解析】
【详解】
A 、依据同种电荷相斥，a 、b 两点电荷对d 处的正电荷的电场力水平向右，而a 、b 两点电荷对e 处的正电荷的合电场力竖直向上，故A 错误；
B 、由上分析可知，F d 、F e 的方向互相垂直，c 处于两点电荷中点，根据矢量的合成法则，
则F c =0，故B 正确；
C 、根据等量同种电荷的电场线分布可知，d 处的电场强度大于c 处，结合电场力的公式F=qE 可知F c 的小于F d ，而由A 分析，可知F e 的方向竖直向上，故C 错误；
D 、依据沿着电场线方向电势是降低的，因此d 点的电势大于e 点的电势，故D 错误； 故选B ．
【点睛】
a 、
b 两点处分别固定有等量同种点电荷+Q 和+Q ，首先要明确等量同号电荷的电场的分布特点，明确各点的电场强度的大小和方向的关系，结合电场力的公式：F=qE 来判断电场力之间的关系，及依据沿着电场线方向，电势是降低的，即可求解．
8．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12
mgL B ．小球A 和B 12
gL C ．小球A 、B 132gL 12gL D ．杆与小球A 和B 组成的系统机械能减少了
12
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：2211222A 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=8L 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.
9．如图所示，三根相互平行的固定长直导线1L 、2L 和3L 垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为a 的正方形的四个点上， 1L 与2L 中的电流均为I ，方向均垂直于纸面向外， 3L 中的电流为2I ，方向垂直纸面向里（已知电流为I 的长直导线产生的磁场中，距导
线r 处的磁感应强度kI B r
=
（其中k 为常数）．某时刻有一质子（电量为e ）正好沿与x 轴正方向成45°斜向上经过原点O ，速度大小为v ，则质子此时所受磁场力为( )
A 23kIve
B ．方向垂直纸面向外，大小为
322kIve a C ．方向垂直纸面向里，大小为
32kIve a D ．方向垂直纸面向外，大小为
32kIve a
【答案】B
【解析】
【详解】 根据安培定则，作出三根导线分别在O 点的磁场方向，如图：
由题意知，L 1在O 点产生的磁感应强度大小为B 1＝ kI a ，L 2在O 点产生的磁感应强度大小为B
2＝ 2a ，L 3在O 点产生的磁感应强度大小为B 3＝2 kI a
，先将B 2正交分解，则沿x 轴负方向的分量为B 2x ＝ 2a sin45°＝ 2kI a
，同理沿y 轴负方向的分量为B 2y ＝ 2a sin45°＝ 2kI a ，故x 轴方向的合磁感应强度为B x ＝B 1+B 2x ＝3 2kI a
，y 轴方向的合磁感应强度为B y ＝B 3−B 2y ＝3 2kI a ，故最终的合磁感应强度的大小为2232x y kI B B B ＝＝，方向为tanα＝ y
x
B B ＝1，则α=45°，如图：
故某时刻有一质子（电量为e ）正好沿与x 轴正方向成45°斜向上经过原点O ，由左手定则可知，洛伦兹力的方向为垂直纸面向外，大小为f ＝eBv ＝32
kIve ，故B 正确; 故选B ． 【点睛】
磁感应强度为矢量，合成时要用平行四边形定则，因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提.
10．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.
11．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。

12．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：12222
54936kQ 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
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，左侧为一个固定在水平桌面上的半径为R的半球形碗，碗口直径AB水
平，O点为球心，碗的内表面及碗口光滑．右侧是一个足够长的固定光滑斜面．一根不可伸长的轻质细绳跨过碗口及竖直固定的轻质光滑定滑轮，细绳两端分别系有可视为质点的小球和物块，且小球质量m1大于物块质量m2.开始时小球恰在A点，物块在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时滑轮右侧的细绳与斜面平行且恰好伸直，C点在球心O的正下方．当小球由静止释放开始运动，则下列说法中正确的是( )
A．在小球从A点运动到C点的过程中，小球与物块组成的系统机械能守恒
B．当小球运动到C点时，小球的速率是物块速率的
2 2
C．小球能沿碗面上升到B点
D．物块沿斜面上滑的过程中，地面对斜面的支持力减小【答案】A
【解析】
【详解】
A.在m 1从A 点运动到C 点的过程中，m 1与m 2组成的系统只有重力做功，系统的机械能守恒．故A 正确．
B.设小球m 1到达最低点C 时m 1、m 2的速度大小分别为v 1、v 2，由运动的合成分解得：
124cos 5v v =o 解得：122v v =，故B 错误； C.在m 1从A 点运动到C 点的过程中，对m 1、m 2组成的系统由机械能守恒定律得：
22121122112sin 22
m gR m g R m v m v α-⋅=
+ 结合 12
2v v = 解得：12v gR <，若m 1运动到C 点时绳断开，至少需要有2gR 的速度m 1才能沿碗面上升到B 点，现由于m 1上升的过程中绳子对它做负功，所以m 1不可能沿碗面上升到B 点．故C 错误．
D.m 2沿斜面上滑过程中，m 2对斜面的压力是一定的，斜面的受力情况不变，由平衡条件可知地面对斜面的支持力始终保持恒定．故D 错误．
15．三根相互平行的通电长直导线放在等边三角形的三个顶点上，右图为其截面图，电流方向如图所示．若每根导线的电流均为I ，每根直导线单独存在时，在三角形中心O 点产生的磁感应强度大小都是B ，则三根导线同时存在时O 点的磁感应强度大小为（ ）
A ．0
B ．B
C ．2B
D ．B
【答案】C
【解析】 分析：三角形中心O 点到三根导线的距离相等．根据安培定则判断三根导线在O 点产生的磁感应强度的方向，根据平行四边形定则进行合成，求出三根导线同时存在时的磁感应强度大小．
解答：解：根据安培定则判断得知：三根导线在O 点产生的磁感应强度的方向分别为：上面导线产生的B 方向水平向左，大小为B ；
下面左边导线产生的B 方向斜向左上方，与水平成60°角，
下面右边导线产生的B方向斜向右上方，与水平成60°角，
则根据平行四边形定则进行合成可知，下面两根导线产生的合场强大小为B，方向水平向左，所以三根导线同时存在时的磁感应强度大小为2B，方向水平向左．
故选C
点评：本题首先运用安培定则判断B的方向，其次要利用平行四边形定则进行合成，同时要利用好几何关系．。