高中物理圖示法圖像法解決物理試題解題技巧(超強(qiáng))及練習(xí)題一、圖示法圖像法解決物理試題1．如圖所示，質(zhì)量相同的小球A、B通過質(zhì)量不計(jì)的細(xì)桿相連接，緊靠豎直墻壁放置。由于輕微擾動，小球A、B分別沿水平地面和豎直墻面滑動，滑動過程中小球和桿始終在同一豎直平面內(nèi)，當(dāng)細(xì)桿與水平方向成37°角時，小球B的速度大小為v，重力加速度為g，忽略一切摩擦和阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8。則A．小球A的速度為 B．小球A的速度為C．細(xì)桿的長度為 D．細(xì)桿的長度為【答案】AC【解析】【詳解】小球B的速度為v時，設(shè)小球A的速度大小為，則有，解得：，A正確，B錯誤；兩球下滑過程中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，即：，解得：，C正確，D錯誤。2．如圖所示，將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端，輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的小環(huán)，小環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，光滑定滑輪與直桿的距離為d.現(xiàn)將小環(huán)從與定滑輪等高的A處由靜止釋放，當(dāng)小環(huán)沿直桿下滑距離也為d時（圖中B處），下列說法正確的是A．小環(huán)剛釋放時輕繩中的張力一定大于2mgB．小環(huán)到達(dá)B處時，重物上升的高度也為dC．小環(huán)在B處的速度與重物上升的速度大小之比等于D．小環(huán)在B處的速度與重物上升的速度大小之比等于【答案】AC【解析】【分析】【詳解】由題意，釋放時小環(huán)向下加速運(yùn)動，則重物將加速上升，對重物由牛頓第二定律可知繩中張力一定大于重力，所以A正確；小環(huán)到達(dá)B處時，重物上升的高度應(yīng)為繩子縮短的長度，即，所以B錯誤；根據(jù)題意，沿繩子方向的速度大小相等，將小環(huán)A速度沿繩子方向與垂直于繩子方向正交分解應(yīng)滿足：，即，所以C正確，D錯誤．【點(diǎn)睛】應(yīng)明確：①對與繩子牽連有關(guān)的問題，物體上的高度應(yīng)等于繩子縮短的長度；②物體的實(shí)際速度即為合速度，應(yīng)將物體速度沿繩子和垂直于繩子的方向正交分解，然后列出沿繩子方向速度相等的表達(dá)式即可求解．3．如圖所示，將一勁度系數(shù)為k的輕彈簧一端固定在內(nèi)壁光滑的半球形容器底部O′處(O為球心)，彈簧另一端與質(zhì)量為m的小球相連，小球靜止于P點(diǎn)。已知容器半徑為R，與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，OP與水平方向的夾角為θ＝30°。下列說法正確的是A．容器相對于水平面有向左運(yùn)動的趨勢B．輕彈簧對小球的作用力大小為mgC．容器對小球的作用力豎直向上D．彈簧原長為R＋【答案】BD【解析】【分析】對容器和小球整體研究，分析受力可求得半球形容器受到的摩擦力．對小球進(jìn)行受力分析可知，小球受重力、支持力及彈簧的彈力而處于靜止，由共點(diǎn)力的平衡條件可求得小球受到的輕彈簧的彈力及小球受到的支持力，由胡克定律求出彈簧的壓縮量，即可求得原長．【詳解】由于容器和小球組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，容器相對于水平面沒有向左運(yùn)動的趨勢，故A錯誤；容器對小球的作用力是彈力，指向球心O，故B正確；對小球受力分析，如圖所示由可知，支持力和彈簧的彈力之間的夾角為120°，則由幾何關(guān)系可知，小球受到容器的支持力和彈簧對小球的彈力大小均為mg，故C錯誤；圖中彈簧長度為R，壓縮量為，故原長為，故D正確。故選BD?！军c(diǎn)睛】本題考查共點(diǎn)力的平衡條件應(yīng)用，要注意明確共點(diǎn)力平衡問題重點(diǎn)在于正確選擇研究對象，本題運(yùn)用隔離法和整體法兩種方法進(jìn)行受力分析得出結(jié)論．同時注意幾何關(guān)系的正確應(yīng)用．4．用外力F通過如圖所示的裝置把一個質(zhì)量為m的小球沿傾角為30°的光滑斜面勻速向上拉動，已知在小球勻速運(yùn)動的過程中，拴在小球上的繩子與水平桿之間的夾角從45°變?yōu)?0°，斜面與水平地面之間是粗糙的，并且斜面一直靜止在水平地面上，不計(jì)滑輪處及滑輪與繩子之間的摩擦．則在小球勻速運(yùn)動的過程中，下列說法正確的是A．地面對斜面的靜摩擦力保持不變B．外力F一直在增大C．某時刻繩子對水平桿上的滑輪軸的合力等于繩子的拉力D．繩子移動的速度大小大于小球沿斜面運(yùn)動的速度的大小【答案】BC【解析】【詳解】B．設(shè)連接小球的繩子與水平方向的夾角為θ；對小球沿斜面方向：則當(dāng)θ角從45°變?yōu)?0°的過程中，繩子的拉力變大，因F=T，則外力F一直在增大，選項(xiàng)B正確；A．對小球和斜面的整體，地面對斜面體的摩擦力等于繩子拉力的水平分量，則可知，隨θ角的增加，地面對斜面的靜摩擦力f是變化的，選項(xiàng)A錯誤；C．當(dāng)θ=90°時，滑輪兩邊繩子的夾角為120°，此時刻繩子對水平桿上的滑輪軸的合力等于繩子的拉力，選項(xiàng)C正確；D．將小球的速度v分解可知，繩子的速度，則繩子移動的速度大小小于小球沿斜面運(yùn)動的速度的大小，選項(xiàng)D錯誤；故選BC.【點(diǎn)睛】此題涉及到的研究對象較多，關(guān)鍵是如何正確選擇研究對象，并能對研究對象正確的受力分析，靈活運(yùn)用整體及隔離法解題．5．如圖所示，一個長直輕桿兩端分別固定小球A和B，豎直放置，兩球質(zhì)量均為m，兩球半徑忽略不計(jì)，桿的長度為L．由于微小的擾動，A球沿豎直光滑槽向下運(yùn)動，B球沿水平光滑槽向右運(yùn)動，當(dāng)桿與豎直方向的夾角為時（圖中未標(biāo)出），關(guān)于兩球速度與的關(guān)系，下列說法正確的是A．A球下滑過程中的加速度一直大于gB．B球運(yùn)動過程中的速度先變大后變小C．D．【答案】BC【解析】【分析】【詳解】先分析小球B的運(yùn)動情況：小球B以初速度等于零開始向右運(yùn)動，當(dāng)小球A落到最下方時B的速度再次為零，所以B在水平方向先加速后減小，即B球運(yùn)動過程中的速度先變大后變小，根據(jù)受力可知剛開始時桿對B產(chǎn)生的是偏右的力，所以桿對A產(chǎn)生的是偏向上的力，根據(jù)受力可知此時A的加速度小于重力加速度g，故A錯誤；B正確；當(dāng)桿與豎直方向的夾角為時，根據(jù)運(yùn)動的分解可知;即，故C正確；D錯誤；6．某電場是由平面內(nèi)兩個相同的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的，其中一個點(diǎn)電荷固定不動且到P點(diǎn)的距離為d，另一個點(diǎn)電荷以恒定的速率在該平面內(nèi)繞P點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小隨時間變化的圖象如圖所示，圖線AC段與CE段關(guān)于直線t=t0對稱，若撤去運(yùn)動點(diǎn)電荷，測得P點(diǎn)場強(qiáng)大小為E0，已知EA=EE=E0，EB=ED=E0，EC=0，靜電力常量為k，不考慮磁場因素，則下列說法正確的是()A．運(yùn)動電荷做勻速圓周運(yùn)動的半徑為2dB．.運(yùn)動電荷的速率為C．0~時間內(nèi)，運(yùn)動電荷的位移大小為D．0~時間內(nèi)，運(yùn)動電荷的位移大小為d【答案】BD【解析】由圖像可知t=t0時P點(diǎn)的場強(qiáng)為零，說明另一點(diǎn)電荷在P點(diǎn)右側(cè)距離為d的位置；當(dāng)t=0和t=2t0時，P點(diǎn)的場強(qiáng)為，可知另一電荷在與QP垂直，且距離P點(diǎn)d的位置，則運(yùn)動電荷做勻速圓周運(yùn)動的半徑為d，選項(xiàng)A錯誤；粒子運(yùn)動的速率為，選項(xiàng)B錯誤；0~時間內(nèi)，運(yùn)動電荷運(yùn)動的弧長，轉(zhuǎn)過的角度為，則位移大小為d,選項(xiàng)D正確，C錯誤；故選BD.點(diǎn)睛：本題考查的是電荷的疊加問題，題目的難點(diǎn)在于有一個電荷是運(yùn)動的，導(dǎo)致p點(diǎn)的合場強(qiáng)在不斷的變化，根據(jù)圖中的已知條件來計(jì)算場強(qiáng)的大小和速度的大?。?．如圖所示，在M、N兩點(diǎn)分別固定點(diǎn)電荷+Q1、－Q2，且Q1>Q2，在MN連線上有A、B兩點(diǎn)，在MN連線的中垂線上有C、D兩點(diǎn)．某電荷q從A點(diǎn)由靜止釋放，僅在靜電力的作用下經(jīng)O點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動，電荷q在O、B兩點(diǎn)的動能分別為EKO、EKB，電勢能分別為EpO、EpB，電場中C、D兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小分別為EC、ED，電勢分別為，則下列說法正確的是（）A．EKO一定小于EKB B．EpO一定小于EpBC．EC一定大于ED D．一定小于【答案】AC【解析】【分析】【詳解】AB．電荷q從A點(diǎn)由靜止釋放，僅在靜電力的作用下經(jīng)O點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動，說明靜電力方向向右，靜電力對電荷做正功，所以電荷動能增加，電勢能減小，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；C．據(jù)和正點(diǎn)荷產(chǎn)生電場方向由正電荷向外，負(fù)電荷產(chǎn)生的電場指向負(fù)電荷可得CD兩點(diǎn)場強(qiáng)如圖兩電荷在C處產(chǎn)生的場強(qiáng)大，夾角小，據(jù)平行四邊形定則可得EC一定大于ED，故C項(xiàng)正確；D．由C的分析可知MN連線的中垂線上半部分各點(diǎn)的場強(qiáng)方向向右上方，據(jù)等勢線與電場線垂直，順著電場線電勢降低，可得一定大于，故D項(xiàng)錯誤。故選AC。8．如圖所示，將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端，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A點(diǎn)，光滑定滑輪與直桿的距離為d．A點(diǎn)與定滑輪等高，B點(diǎn)在距A點(diǎn)正下方d處．現(xiàn)將環(huán)從A處由靜止釋放，不計(jì)一切摩擦阻力，下列說法正確的是A．環(huán)到達(dá)B處時，重物上升的高度h=dB．環(huán)從A到B，環(huán)減少的機(jī)械能等于重物增加的機(jī)械能C．環(huán)從A點(diǎn)能下降的最大高度為D．當(dāng)環(huán)下降的速度最大時，輕繩的拉力T=2mg【答案】BC【解析】【分析】【詳解】根據(jù)幾何關(guān)系有，環(huán)從A下滑至B點(diǎn)時，重物上升的高度，故A錯誤；環(huán)下滑過程中無摩擦力做系統(tǒng)做功，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即滿足環(huán)減小的機(jī)械能等于重物增加的機(jī)械能，故B正確；設(shè)環(huán)下滑到最大高度為H時環(huán)和重物的速度均為零，此時重物上升的最大高度為：，根據(jù)機(jī)械能守恒有：，解得：，故C正確；環(huán)向下運(yùn)動，做非勻速運(yùn)動，就有加速度，所以重物向上運(yùn)動，也有加速度，即環(huán)運(yùn)動的時候，繩的拉力不可能是2mg，故D錯誤．所以BC正確，AD錯誤．【點(diǎn)睛】環(huán)剛開始釋放時，重物由靜止開始加速．根據(jù)數(shù)學(xué)幾何關(guān)系求出環(huán)到達(dá)B處時，重物上升的高度．環(huán)下滑過程中無摩擦力做系統(tǒng)做功，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即滿足環(huán)減小的機(jī)械能等于重物增加的機(jī)械能．環(huán)下滑到最大高度為H時環(huán)和重物的速度均為零，根據(jù)機(jī)械能守恒求解．9．如圖所示，兩等量負(fù)點(diǎn)電荷固定在A、B兩點(diǎn)。以A、B連線的中點(diǎn)為原點(diǎn)O，沿A、B連線的中垂線建立x軸。選無窮遠(yuǎn)處電勢為零。則關(guān)于x軸上各處的電場強(qiáng)度E、電勢φ隨x軸坐標(biāo)的變化規(guī)律，下列圖像較合理的是A．B．C．D．【答案】A【解析】【詳解】A、B、對于兩個等量負(fù)點(diǎn)電荷的電場，根據(jù)場強(qiáng)的疊加，知兩電荷的中點(diǎn)場強(qiáng)為零，從O到無窮遠(yuǎn)的過程中，場強(qiáng)先增大后減小，且AB連線左右兩側(cè)電場對稱，故A正確，B錯誤。C、D、兩個等量負(fù)點(diǎn)電荷的連線的中垂線上，從連線中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)是逆著電場線，故電勢逐漸升高，故C、D錯誤。故選A?！军c(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是熟悉等量同號電荷和異種電荷之間的電場分別情況，會結(jié)合電場線和等勢面分析電勢和情況的變化．10．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(diǎn)，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(diǎn)P沿墻壁緩慢下移至A點(diǎn)，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(diǎn)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(xiàng)與上述分析結(jié)論不相符，故A不符合題意；B.B項(xiàng)與上述分析結(jié)論不相符，故B不符合題意；C.C項(xiàng)與上述分析結(jié)論不相符，故C不符合題意；D.D項(xiàng)與上述分析結(jié)論相符，故D符合題意。11．如圖所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的、兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。、、在、的連線上，為的中點(diǎn)，、位于的中垂線上，且、、、到點(diǎn)的距離均相等。關(guān)于、、、幾點(diǎn)處的磁場，下列說法正確的是（）A．點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．、兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反C．、兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同D．、兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同【答案】C【解析】【詳解】A.由安培定則可知，兩導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向均豎直向下，合磁感應(yīng)強(qiáng)度一定不為零，故選項(xiàng)A不符合題意；B.由安培定則，兩導(dǎo)線在a、b兩處產(chǎn)生的磁場方向均豎直向下，由于對稱性，電流M在a處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在b處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，電流M在b處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于N在a處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，所以ab兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同，選項(xiàng)B不符合題意；CD.根據(jù)安培定則判斷知兩導(dǎo)線在cd處產(chǎn)生的磁場分別垂直cd兩點(diǎn)與導(dǎo)線連線方向向下，且產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等由平行四邊形定則可知，c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向均豎直向下，故選項(xiàng)C符合題意，選項(xiàng)D不符合題意。12．圓心為O、半徑為R的半圓直徑兩端，各固定一根垂直圓平面的長直導(dǎo)線a、b，兩導(dǎo)線中通有大小分別為3I0和I0且方向相同的電流。已知長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=k，其中k為常數(shù)、I為導(dǎo)線中電流強(qiáng)度、r為點(diǎn)到導(dǎo)線的距離。在半圓周上D點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向恰好沿圓周切線方向，則下列說法正確的是A．D點(diǎn)和圓心O連線與水平直徑之間夾角α=30°B．D點(diǎn)和圓心O連線與水平直徑之間夾角α=45C．D點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為D．D點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為【答案】C【解析】【分析】直徑所對的圓周角等于，弦切角等于圓周角，等于圓心角的一半，根據(jù)右手定則分別畫出電流和在D處產(chǎn)生的磁場，根據(jù)平行四邊形進(jìn)行合成，利用幾何關(guān)系求圓心角和對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度?！驹斀狻緼B.在三角形，，，在半圓周上D點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向恰好沿圓周切線方向，如圖則有，聯(lián)立解得：，由圓的幾何知識，圓心角等于圓周的2倍，可得，故AB錯；CD.由以上式子還有；且，故C正確，D錯誤?！军c(diǎn)睛】考查右手螺旋定則與矢量的合成法則的應(yīng)用，理解磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝k的含義，注意幾何關(guān)系：圓的直徑對應(yīng)的圓周角為90°。13．如圖所示，16個電荷量均為+q(q>0)的小球(可視為點(diǎn)電荷)，均勻分布在半徑為R的圓周上若將圓周上P點(diǎn)的一個小球的電荷量換成-2q，則圓心0點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為A．，方向沿半徑向左B．，方向沿半徑向右C．，方向沿半徑向左D．，方向沿半徑向右【答案】D【解析】該點(diǎn)場強(qiáng)可以看成是與P對稱的那個電荷+q和P點(diǎn)的電荷-2q在該點(diǎn)場強(qiáng)的疊加，根據(jù)點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式得+q的點(diǎn)電荷在圓心O點(diǎn)處的電場強(qiáng)度大小為，方向向右，點(diǎn)電荷-2q在圓心O點(diǎn)處的電場強(qiáng)度大小為，方向向右，所以疊加來是，方向沿半徑向右．故選擇D.【點(diǎn)睛】該題考查了場強(qiáng)疊加原理，還有對對稱性的認(rèn)識．由于成圓周對稱性，所以如果沒改變電荷之前肯定圓心處場強(qiáng)為0，而該點(diǎn)場強(qiáng)是所有電荷在該點(diǎn)場強(qiáng)的疊加，可以把這些電荷歸為兩類：一種是要移去的電荷，另一種是其他電荷．不管怎樣，總之這兩種電荷產(chǎn)生的合場強(qiáng)為0，所以只要算出改變的電荷在該點(diǎn)的場強(qiáng)和與它對稱的電荷的場強(qiáng)即可得到．14．圖示為一個內(nèi)、外半徑分別為R1和R2的圓環(huán)狀均勻帶電平面，其單位面積帶電量為．取環(huán)面中心O為原點(diǎn)，以垂直于環(huán)面的軸線為x軸．設(shè)軸上任意點(diǎn)P到O點(diǎn)的的距離為x，P點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小為E．下面給出E的四個表達(dá)式（式中k為靜電力常量），其中只有一個是合理的．你可能不會求解此處的場強(qiáng)E，但是你可以通過一定的物理分析，對下列表達(dá)式的合理性做出判斷．根據(jù)你的判斷，E的合理表達(dá)式應(yīng)為A．B．C．D．【答案】B【解析】【詳解】AC．場強(qiáng)的單位為N/C，k為靜電力常量，單位為Nm2/C2，為單位面積的帶電量，單位為C/m2，則表達(dá)式的單位即為N/C，故各表達(dá)式中其它部分應(yīng)無單位，可知AC錯誤；BD．當(dāng)x=0時，此時要求的場強(qiáng)為O點(diǎn)的場強(qiáng)，由對稱性可