高中物理图示法图像法解决物理试题解析版汇编含解析

高中物理图示法图像法解决物理试题解析版汇编含解析

一、图示法图像法解决物理试题

1．如图所示，将质量为m的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的O点，小球静止在M点，N为O点正下方一点，ON间的距离等于橡皮筋原长，在N点固定一铁钉，铁钉位于橡皮筋右侧。现对小球施加拉力F，使小球沿以MN为直径的圆弧缓慢向N运动，P为圆弧上的点，角PNM为60°。橡皮筋始终在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度为g，则

A．在P点橡皮筋弹力大小为

B．在P点时拉力F大小为

C．小球在M向N运动的过程中拉力F的方向始终跟橡皮筋垂直

D．小球在M向N运动的过程中拉力F先变大后变小

【答案】AC

【解析】A、设圆的半径为R，则，ON为橡皮筋的原长，设劲度系数为k，开始时小球二力平衡有；当小球到达P点时，由几何知识可得

，则橡皮筋的弹力为，联立解得，故A正确。B、小球缓慢移动，即运动到任意位置均平衡，小球所受三个力平衡满足相似三角形，即

，，因，可得,故B错误。C、同理在缓慢运动过程中由相似三角形原理可知，则拉力F始终垂直于橡皮筋的弹力，C正确。D、在两相似三角形中，代表F大小的边MP的长度一直增大，故F一直增大，故D 错误。则选AC。

【点睛】三力平衡可以运用合成法、作用效果分解法和正交分解法，而三力的动态平衡就要用图解法或相似三角形法，若有直角的还可以选择正交分解法。

2．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

3．如图所示，斜面和水平横杆均足够长且均被固定，斜面顶角为θ，套筒P套在横杆上，与轻绳连接，轻绳跨过不计大小的定滑轮，其与放在斜面上的滑块Q相连接，且连接滑块Q的轻绳与斜面平行，P与Q的质量均为m，O为横杆上的滑轮的正下方的点，滑轮到横杆的距离为h。开始时手握住P，使连接P的绳与竖直方向的夹角为θ，然后无初速度释放P。不计绳子的伸长和一切摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是( )

A．释放P前绳子拉力大小为mg sin θ

B．P到达O点时绳子的拉力为0

C．P到达O点时的速率为

D．P从释放到第一次过O点的过程中，绳子对P的拉力一直做正功

【答案】CD

【解析】

【分析】

对Q分析，根据共点力平衡求出拉力的大小；根据关联速度的解法分析Q的速度变化情况，从而得出拉力的情况；对P和Q系统研究，结合机械能守恒求出P到达O点的速度大小．根据P点的速度变化，分析动能的变化，从而得拉力做功的情况．

【详解】

释放P前，对Q分析，根据共点力平衡得，故A错误。根据P与Q的速度关系，当P到达O点时，即，说明Q先加速后减速，故此时轻绳的拉力不为0，故B错误；当P到达O点时，Q减少重力势能与P增加的动能相等，则

有：，解得：，故C正确；P从释放到第一次过O点，速度逐渐增大，动能在增大，故绳子对P的拉力一直做正功，故D正确；故选CD。

【点睛】

本题考查了关联速度、共点力平衡、做功、机械能守恒的综合运用，知道P到达O点时，沿绳子方向的速度为零，则Q的速度为零．

4．如图所示，两个可视为质点的小球a和b，用质量可忽略的刚性细杆相连并放置在光滑的半球面内．已知细杆长度是球半径的2倍，当两球处于静止状态时，细杆与水平面的夹角θ=15°，则（）

A．杆对a、b球作用力大小相等且方向沿杆方向

B．小球a和b2：1

C．小球a和b31

D．半球面对a、b31

【答案】ACD

【解析】

【详解】

A、对轻杆，受两个球的弹力是一对平衡力，根据牛顿第三定律，杆对a、b球作用力大小相等且方向沿杆方向，故A正确；

BC、两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用，过O作竖直线交ab于c点，受力分析如下图所示：

设球面的半径为R ，则△oac 与左侧力三角形相似；△oac 与右侧力三角相似；则由几何关系可得：

a m g T OC ac =；

b m g T OC b

c =

，即：a b

m bc m ac =；由题，细杆长度是球面的半径的2倍，根据几何知识知图中α=45°，在△oac 中，根据正弦定理，有：

sin30sin105ac ao

︒︒

=，则

3ac bc =，3a b m m =；故B 错误，C 正确； D 、根据平衡条件，有：

Na F T oa ac =，Nb F T ob bc =，故3

Na Nb F bc F ac ==，故D 正确．

5．用外力F 通过如图所示的装置把一个质量为m 的小球沿倾角为30°的光滑斜面匀速向上拉动，已知在小球匀速运动的过程中，拴在小球上的绳子与水平杆之间的夹角从45°变为90°，斜面与水平地面之间是粗糙的，并且斜面一直静止在水平地面上，不计滑轮处及滑轮与绳子之间的摩擦．则在小球匀速运动的过程中，下列说法正确的是

A ．地面对斜面的静摩擦力保持不变

B ．外力F 一直在增大

C ．某时刻绳子对水平杆上的滑轮轴的合力等于绳子的拉力

D ．绳子移动的速度大小大于小球沿斜面运动的速度的大小 【答案】BC 【解析】 【详解】

B ．设连接小球的绳子与水平方向的夹角为θ；对小球沿斜面方向：

sin(30)T mg θ=-o

则当θ角从 45°变为90°的过程中，绳子的拉力变大，因F=T ，则外力F 一直在增大，选项B 正确；

A ．对小球和斜面的整体，地面对斜面体的摩擦力等于绳子拉力的水平分量，则