高中物理圖示法圖像法解決物理試題專題訓(xùn)練答案及解析一、圖示法圖像法解決物理試題1．如圖所示，質(zhì)量為m的小物體用不可伸長的輕細(xì)線懸掛在天花板上，處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)對處于靜止?fàn)顟B(tài)的物體施加一個大小為F、與豎直方向夾角為的斜向上恒定拉力，平衡時細(xì)線與豎直方向的夾角為；保持拉力大小和方向不變，僅將小物體的質(zhì)量增為2m，再次平衡時，細(xì)線與豎直方向的夾角為，重力加速度為g，則A． B． C． D．【答案】AD【解析】【分析】【詳解】以物體為研究對象，設(shè)平衡時繩子與豎直方向的夾角為α，受力情況如圖所示：當(dāng)物體重力為mg時，α=60°，根據(jù)正弦定理可得，即，當(dāng)物體的重力為2mg時，α=30°，根據(jù)正弦定理可得：，即，聯(lián)立解得：θ=60°，F(xiàn)=mg；所以A、D正確，B、C錯誤．故選AD．【點睛】本題主要是考查了共點力的平衡問題，解答此類問題的一般步驟是：確定研究對象、進(jìn)行受力分析、利用平行四邊形法則進(jìn)行力的合成或者是正交分解法進(jìn)行力的分解，然后在坐標(biāo)軸上建立平衡方程進(jìn)行解答．2．物塊B套在傾斜桿上，并用輕繩繞過定滑輪與物塊A相連（定滑輪體積大小可忽略），今使物塊B沿桿由點M勻速下滑到N點，運動中連接A、B的輕繩始終保持繃緊狀態(tài)，在下滑過程中，下列說法正確的是（）A．物塊A的速率先變大后變小B．物塊A的速率先變小后變大C．物塊A始終處于超重狀態(tài)D．物塊A先處于失重狀態(tài)，后處于超重狀態(tài)【答案】BC【解析】【分析】【詳解】AB．將B的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向，如圖，根據(jù)平行四邊形定則，沿繩子方向的速度為可知θ在增大到90°的過程中，A的速度方向向下，且逐漸減?。挥蓤D可知，當(dāng)B到達(dá)P點時，B與滑輪之間的距離最短，θ=90°，A的速度等于0，隨后A向上運動，且速度增大；所以在B沿桿由點M勻速下滑到N點的過程中，A的速度先向下減小，然后向上增大，故A錯誤，B正確；CD．物體A向下做減速運動和向上做加速運動的過程中，加速度的方向都向上，所以A始終處于超重狀態(tài)．故C正確，D錯誤；故選BC．【點睛】解決本題的關(guān)鍵知道A沿繩子方向上的分速度等于B的速度，以及知道除超重狀態(tài)時物體的加速度的方向向上，失重狀態(tài)時加速度的方向向下即可．3．如圖，將一質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩一端，輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的環(huán)，環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，光滑的輕小定滑輪與直桿的距離為d，桿上的A點與定滑輪等高，桿上的B點在A點正下方距離A為d處．現(xiàn)將環(huán)從A點由靜止釋放，不計一切摩擦阻力，下列說法中正確的是（）A．環(huán)到達(dá)B處時，重物上升的高度B．環(huán)能下降的最大距離為C．環(huán)到達(dá)B處時，環(huán)與重物的速度大小之比為D．環(huán)從A到B減少的機械能等于重物增加的機械能【答案】BD【解析】【分析】【詳解】根據(jù)幾何關(guān)系有，環(huán)從A下滑至B點時，重物上升的高度h=d?d，故A錯誤；環(huán)下滑到最大高度為h時環(huán)和重物的速度均為0，此時重物上升的最大高度為，根據(jù)機械能守恒有，解得：h=d，故B正確．對B的速度沿繩子方向和垂直于繩子方向分解，在沿繩子方向上的分速度等于重物的速度，有：vcos45°=v重物，所以，故C錯誤；環(huán)下滑過程中無摩擦力對系統(tǒng)做功，故系統(tǒng)機械能守恒，即滿足環(huán)減小的機械能等于重物增加的機械能，故D正確；故選BD．4．如圖甲所示，一個條形磁鐵固定在水平桌面上，以的右端點為原點，中軸線為軸建立一維坐標(biāo)系。一個靈敏的小磁針放置在軸上不同位置，設(shè)與軸之間的夾角為。實驗測得與之間的關(guān)系如圖乙所示。已知該處地磁場方向水平，磁感應(yīng)強度大小為。下列說法正確的是（）A．的右端為極B．的中軸線與地磁場方向垂直C．在處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為D．處合磁場的磁感應(yīng)強度大小為【答案】BC【解析】【詳解】A.當(dāng)x趨向無窮大時，小磁針?biāo)傅姆较驗榈厍虻拇艌龅姆较?，所以根?jù)題圖可知，x趨向無窮大時，趨向1，則趨向90°，即小磁針的方向與x的方向垂直，所以x的方向為向東。當(dāng)x非常小時，小磁針的N極沿x方向，即向東。由題圖可知，開始時N背離O點，所以O(shè)點處的磁極是N極，故A錯誤；B.由以上的分析可知，P的中軸線沿東西方向，與地磁場方向垂直，故B正確；C.由乙圖可知，處，則，P在處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為BP，，所以，故C正確；D.處合磁場的磁感應(yīng)強度大小為，故D錯誤。5．如圖所示，某空間有一正三棱錐OABC，點、、分別是三條棱的中點?，F(xiàn)在頂點O處固定一正點電荷，則下列說法正確的是（）A．、、三點連線所圍的三角形平面區(qū)域內(nèi)，三角形中心處電場強度最大B．所在平面為等勢面C．將一負(fù)試探電荷從點沿直線移到點，靜電力對該試探電荷先做正功后做負(fù)功D．若點的電勢為，A點的電勢為，則連線中點D處的電勢一定大于【答案】AC【解析】A、因為A′、B′、C′三點離頂點O處的正電荷的距離相等，則三角形的中心離O點最近電場強度最大，故A正確；B、由于△ABC所在平面到頂點O處的距離不相等，由等勢面的概念可知，△ABC所在平面不是等勢面，故B錯誤；C、由電勢的概念可知，沿直線A′B′的電勢變化為先增大后減小，所以當(dāng)在此直線上從A′到B′移動正電荷時，電場力對該正電荷先做負(fù)功后做正功，故C正確。D、因為，，由點電荷的場強關(guān)系可知，又因為，所以有，即，整理可得：，故D錯誤.故選AC.【點睛】本題關(guān)鍵是明確點電荷的電場分布情況，注意根據(jù)對稱性分析，同時要注意場強是矢量，電勢是標(biāo)量．同時明確等勢面的分布情況．6．2018年10月23日，港珠澳跨海大橋正式通車．為保持以往船行習(xí)慣，在航道處建造了單面索（所有鋼索均處在同一豎直面內(nèi)）斜拉橋，其索塔與鋼索如圖所示．下列說法正確的是（）A．增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力B．為了減小鋼索承受的拉力，可以適當(dāng)降低索塔的高度C．索塔兩側(cè)鋼索對稱且拉力大小相同時，鋼索對索塔的合力豎直向下D．為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側(cè)的鋼索必須對稱分布【答案】C【解析】【詳解】A、以橋身為研究對象，鋼索對橋身的拉力的合力與橋身的重力等大反向，則鋼索對索塔的向下的壓力數(shù)值上等于橋身的重力，增加鋼索的數(shù)量鋼索對索塔的向下的壓力數(shù)值不變，故A錯誤；B、由圖甲可知，當(dāng)索塔高度降低后，變大，變小，故T變大，故B錯誤C、由B的分析可知，當(dāng)鋼索對稱分布時，，鋼索對索塔的合力豎直向下，故C正確D、受力分析如圖乙，由正弦定理可知，只要，鋼索AC、AB的拉力FAC、FAB進(jìn)行合成，合力豎直向下，鋼索不一定要對稱分布，故D錯誤；綜上分析：答案為C7．如圖所示，豎直墻壁上固定有一個光滑的半圓形支架（AB為直徑），支架上套著一個小球，輕繩的一端懸于P點，另一端與小球相連．已知半圓形支架的半徑為R，輕繩長度為L，且R＜L＜2R．現(xiàn)將輕繩的上端點P沿墻壁緩慢下移至A點，此過程中輕繩對小球的拉力F1及支架對小球的支持力F2的大小變化情況為（）A．F1保持不變，F(xiàn)2先增大后減小B．F1先減小后增大，F(xiàn)2保持不變C．F1先增大后減小，F(xiàn)2先減小后增大D．F1和F2均增大【答案】D【解析】【詳解】設(shè)小球所在位置為為Q，對小球受力分析如圖所示小球受重力G、繩對小球的拉力F1及支架對小球的支持力F2，三力平衡，三個力構(gòu)成的矢量三角形與相似，可有重力為恒力，P點下移的過程，OP間距離減小，比例式比值增大，PQ間距離為繩長，OQ間距離為圓形支架的半徑，均保持不變，所以F1和F2均增大。A.A項與上述分析結(jié)論不相符，故A不符合題意；B.B項與上述分析結(jié)論不相符，故B不符合題意；C.C項與上述分析結(jié)論不相符，故C不符合題意；D.D項與上述分析結(jié)論相符，故D符合題意。8．如圖所示，一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點，用鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右勻速移動，運動中始終保持懸線豎直，則橡皮運動的速度A．大小和方向均不變B．大小不變，方向改變C．大小改變，方向不變D．大小和方向均改變【答案】A【解析】【分析】【詳解】橡皮參與了水平向右和豎直向上的分運動，如圖所示，兩個方向的分運動都是勻速直線運動，vx和vy恒定，則v合恒定，則橡皮運動的速度大小和方向都不變，A項正確．9．如圖所示，三根相互平行的固定長直導(dǎo)線、和垂直紙面如圖放置，與坐標(biāo)原點分別位于邊長為a的正方形的四個點上，與中的電流均為I，方向均垂直于紙面向外，中的電流為2I，方向垂直紙面向里（已知電流為I的長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中，距導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強度（其中k為常數(shù)）．某時刻有一質(zhì)子（電量為e）正好沿與x軸正方向成45°斜向上經(jīng)過原點O，速度大小為v，則質(zhì)子此時所受磁場力為()A．方向垂直紙面向里，大小為B．方向垂直紙面向外，大小為C．方向垂直紙面向里，大小為D．方向垂直紙面向外，大小為【答案】B【解析】【詳解】根據(jù)安培定則，作出三根導(dǎo)線分別在O點的磁場方向，如圖：由題意知，L1在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B1＝，L2在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B2＝，L3在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B3＝，先將B2正交分解，則沿x軸負(fù)方向的分量為B2x＝sin45°＝，同理沿y軸負(fù)方向的分量為B2y＝sin45°＝，故x軸方向的合磁感應(yīng)強度為Bx＝B1+B2x＝，y軸方向的合磁感應(yīng)強度為By＝B3?B2y＝，故最終的合磁感應(yīng)強度的大小為，方向為tanα＝＝1，則α=45°，如圖：故某時刻有一質(zhì)子（電量為e）正好沿與x軸正方向成45°斜向上經(jīng)過原點O，由左手定則可知，洛倫茲力的方向為垂直紙面向外，大小為f＝eBv＝，故B正確;故選B．【點睛】磁感應(yīng)強度為矢量，合成時要用平行四邊形定則，因此要正確根據(jù)安培定則判斷導(dǎo)線周圍磁場方向是解題的前提.10．如圖所示，一條河岸筆直的河流水速恒定，甲、乙兩小船同時從河岸的A點沿與河岸的夾角均為的兩個不同方向渡河。已知兩小船在靜水中航行的速度大小相等，則下列說法正確的是（）A．甲先到達(dá)對岸 B．乙先到達(dá)對岸C．渡河過程中，甲的位移小于乙的位移 D．渡河過程中，甲的位移大于乙的位移【答案】C【解析】【詳解】AB．兩小船在靜水中航行的速度大小相等，且與河岸夾角均為30°，所以船速在垂直于河岸方向上的分速度相等；根據(jù)運動的獨立性，船在平行于河岸方向上的分速度不影響過河時間，所以甲、乙兩船同時到達(dá)對岸，AB錯誤；CD．甲船在平行河岸方向上的速度為：乙船在平行河岸方向上的速度為：兩船在平行河岸方向上的位移分別為，，則，又兩船在垂直河岸方向上的位移一樣，綜上，渡河過程中，甲的位移小于乙的位移，C正確D錯誤。故選C?！军c睛】運動的合成與分解中要注意獨立性的應(yīng)用，兩個分運動是相互獨立，互不干擾的，將船的運動分解為垂直河岸方向和沿河岸方向，根據(jù)分運動與合運動具有等時性進(jìn)行分析。11．如圖所示，在等邊三角形ABC的三個頂點上固定三個點電荷，其中A點位置的點電荷帶電量為+Q，B、C兩點位置的點電荷帶電量均為-Q，在BC邊的中垂線上有P、M、N三點，且PA=AM=MN，關(guān)于三點的場強和電勢（取無窮遠(yuǎn)處電勢為零），下列說法不正確的是()A．M點的場強大于P點的場強B．MN之間某點的場強可能為零C．N點的場強方向沿中垂線向下D．P點的電勢高于M點的電勢【答案】C【解析】【分析】【詳解】A.點電荷的電場如圖所示：正電荷在P、M兩點處產(chǎn)生的場強大小相等為（d為PA、AM、MN的距離）；而兩負(fù)電荷在P點處的合場強向下，在M點場強為零；所以；故A正確，不符合題意；BC.正電荷在N點的場強，兩負(fù)電荷在N點的場強，故N點合場強向上且可知在M、N之間某點場強可能為零，故B正確，不符合題意；C錯誤，符合題意；D.由場強疊加可知A、M之間的場強均大于A、P之間的場強，所以，所以，故D正確，不符合題意．12．如圖所示，兩質(zhì)點A、B質(zhì)量分別為m、2m，用兩根等長的細(xì)輕繩懸掛在O點，兩球之間夾著一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧，靜止不動時，兩根細(xì)線之間的夾角為60°。設(shè)繩OA、OB與豎直方向的夾角分別為和，則（）A．＝2B．sin＝2sinC．tan＝2tanD．cos＝cos2【答案】B【解析】對A、B兩球分別受力分析如圖：兩球的受力三角形分別與幾何三角形相似，有，，聯(lián)立可得：，故B正確，故選B.【點睛】本題關(guān)鍵是對小球受力分析，然后根據(jù)共點力平衡條件并運用相似三角形法求解出夾角間的關(guān)系．13．如圖所示，真空中兩等量異種電荷P、Q固定于一等腰梯形ABCD兩腰的中點處，已知一帶正電的試探電荷從A點移動到B點時電勢能增加，則以下判定正確的是（）A．P是正電荷，Q是負(fù)電荷B．若將該試探電荷由B點移動到D點，其電勢能保持不變C．若將該試探電荷由C點移動到D點，將克服電場力做功D．該試探電荷在A、C兩點所受的電場力大小相等【答案】C【解析】A、因正電荷由A到B電勢能增加，則電場力做負(fù)功，正電荷應(yīng)從低電勢處運動到高電勢處，電勢升高．故B點電勢高于A點電勢．則Q點處為正電荷，P點處為負(fù)電荷，故A錯誤．B、結(jié)合等量異種點電荷的電場的特點可知，B點和D點沒有在同一條等勢線上，故電勢能變化，故B錯誤；C、結(jié)合等量異種點電荷的電場的特點可知，C點電勢為負(fù)，D點電勢為正，正電荷從C到D點電勢能增大，則電場力做負(fù)功，故C正確．D、根據(jù)電場線的分布情況C點場強大小較小，故電場力大小在C點較小，故D錯誤．故選C．【點睛】根據(jù)正電荷在電勢高處電勢能大，判斷電勢高低，即可確定P、Q處電荷的電性；根據(jù)電場線的分布情況，分析場強關(guān)系；由電勢的高低，判斷電場力對正電荷做功正負(fù)14．三根相互平行的通電長直導(dǎo)線放在等邊三角形的三個頂點上，右圖為其截面圖，電流方向如圖所示．若每根導(dǎo)線的電流均為I，每根直導(dǎo)線單獨存在時，在三角形中心O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小都是B，則三根導(dǎo)線