高中物理图示法图像法解决物理试题解题技巧讲解及练习题

高中物理图示法图像法解决物理试题解题技巧讲解及练习题

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，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部O′处(O 为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点。已知容器半径为R，与水平面间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向的夹角为θ＝30°。下列说法正确的是

A．容器相对于水平面有向左运动的趋势

B．轻弹簧对小球的作用力大小为 mg

C．容器对小球的作用力竖直向上

D．弹簧原长为R＋

【答案】BD

【解析】

【分析】

对容器和小球整体研究，分析受力可求得半球形容器受到的摩擦力．对小球进行受力分析可知，小球受重力、支持力及弹簧的弹力而处于静止，由共点力的平衡条件可求得小球受到的轻弹簧的弹力及小球受到的支持力，由胡克定律求出弹簧的压缩量，即可求得原长．【详解】

由于容器和小球组成的系统处于平衡状态，容器相对于水平面没有向左运动的趋势，故A 错误；容器对小球的作用力是弹力，指向球心O，故B正确；对小球受力分析，如图所示

由可知，支持力和弹簧的弹力之间的夹角为120°，则由几何关系可知，小球受到容器的支持力和弹簧对小球的弹力大小均为mg，故C错误；图中弹簧长度为R，压缩量

为，故原长为，故D正确。故选BD。

【点睛】

本题考查共点力的平衡条件应用，要注意明确共点力平衡问题重点在于正确选择研究对象，本题运用隔离法和整体法两种方法进行受力分析得出结论．同时注意几何关系的正确应用．

3．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.

4．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 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1

2

sin

2

L

L

α==

，可

得：所以：α=30°，A环的速度大小为

3

tan30

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

11

222

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0

tan

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：2

1

2A

mgL mv

='，解

得：2

A

v gL

'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：22

11

22

A

v t gt L gt

'+=+，解得：

2

L

t

g

'=，故D正确．所以ACD正确，B错误．

5．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