1、【物理】物理图示法图像法解决物理试题练习题及答案及解析一、图示法图像法解决物理试题1如图所示，质量相同的小球A、B通过质量不计的细杆相连接，紧靠竖直墙壁放置。由于轻微扰动，小球A、B分别沿水平地面和竖直墙面滑动，滑动过程中小球和杆始终在同一竖直平面内，当细杆与水平方向成37角时，小球B的速度大小为v，重力加速度为g，忽略一切摩擦和阻力，sin37=0.6，cos37=0.8。则A小球A的速度为B小球A的速度为C细杆的长度为D细杆的长度为【答案】AC【解析】【详解】小球B的速度为v时，设小球A的速度大小为，则有，解得：，A正确，B错误；两球下滑过程中系统的机械能守恒，即：，解得：，C正确，D错误
2、。2如图所示，质量为m的小物体用不可伸长的轻细线悬挂在天花板上，处于静止状态现对处于静止状态的物体施加一个大小为F、与竖直方向夹角为的斜向上恒定拉力，平衡时细线与竖直方向的夹角为；保持拉力大小和方向不变，仅将小物体的质量增为2m，再次平衡时，细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，则ABCD【答案】AD【解析】【分析】【详解】以物体为研究对象，设平衡时绳子与竖直方向的夹角为，受力情况如图所示：当物体重力为mg时，=60，根据正弦定理可得，即，当物体的重力为2mg时，=30，根据正弦定理可得：，即，联立解得：=60，F=mg；所以A、D正确，B、C错误故选AD【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡
3、问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答3如图所示，长为L的轻杆上端连着一质量为m的小球，杆的下端用铰链固接于水平面上的O点，轻杆处于竖直方向时置于同一水平面上质量为M的立方体恰与小球接触。对小球施加微小的扰动，使杆向右倾倒，当立方体和小球刚脱离接触的瞬间，杆与水平面的夹角恰好为，忽略一切摩擦（ ） A此时立方体M的速度达到最大B此时小球m的加速度为零C此时杆对小球m的拉力为零DM和m的质量之比为4:1【答案】ACD【解析】【详解】A.分离前，立方体在小球的弹力作用下，做加速运动，
4、分离后合力为零，做匀速运动，故分离时立方体M的速度最大，故A正确；B.分离时刻，小球速度v不为零，做圆周运动，故合力不可能为零，加速度不为零，故B错误；C.分离时刻，由于小球此时仅受重力和杆子作用力，而重力是竖直向下的，所以杆对小球m的拉力为零，故C正确；D.设小球速度为v，立方体速度为u，根据牛顿第二定律，分离时刻有解得分离时刻，小球的水平速度与长方体速度相同，即：解得在杆从竖直位置开始倒下到小球与长方体恰好分离的过程中，小球和长方体组成的系统机械能守恒，有把v和u的值代入，化简得：故D正确。故选ACD.4如图所示，两等量负点电荷固定在A、B两点。以A、B连线的中点为原点O，沿A、B连线的中
5、垂线建立x轴。选无穷远处电势为零。则关于x轴上各处的电场强度E、电势随x轴坐标的变化规律，下列图像较合理的是ABCD【答案】A【解析】【详解】A、B、对于两个等量负点电荷的电场，根据场强的叠加，知两电荷的中点场强为零，从O到无穷远的过程中，场强先增大后减小，且AB连线左右两侧电场对称，故A正确，B错误。C、D、两个等量负点电荷的连线的中垂线上，从连线中点到无穷远是逆着电场线，故电势逐渐升高，故C、D错误。故选A。【点睛】本题关键是熟悉等量同号电荷和异种电荷之间的电场分别情况，会结合电场线和等势面分析电势和情况的变化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Ql和Q2电荷间连
6、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AQ1、Q2均为负电荷BQ1、Q2带电量之比为9：1C在x=6处电势为0D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Q1、Q2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，即，解得，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6A
7、B是长为L的均匀带电绝缘细杆，P1、P2是位于AB所在直线上的两点，位置如图所示。AB上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1，在P2处的场强大小为E2，若将绝缘细杆的右半边截掉并移走（左半边电荷量、位置不变），则P2处的场强大小变为（ ）ABE2E1CE1DE1+【答案】B【解析】【详解】将均匀带电细杆等分为左右两段，设左右两段细杆形成的电场在P2点的场强大小分别为EA、EB，则有EA+EB=E2；左半段细杆产生的电场在P1点的场强为0，右半段细杆产生的电场在P1点的场强大小为E1=EB，去掉细杆的右半段后，左半段细杆产生的电场在P2点的场强大小为EA=E2EB=E2E1，选B。7如图所示
8、，在同一平面内互相绝缘的三根无限长直导线、，围成一个等边三角形，三根导线通过的电流大小相等，方向如图所示，为等边三角形的中心，、分别为关于导线、的对称点已知三根导线中的电流形成的合磁场在点的磁感应强度大小为，在点的磁感应强度大小为，若撤去导线，而、中电流不变，则此时点的磁感应强度大小为（ ）ABCD【答案】C【解析】【分析】【详解】设每根导线中的电流在O点产生的磁感应强度大小为，ef、cd中的电流在M点产生的磁感应强度大小都为，则在O点有，在M点有，撤去导线ef后，在N点有、联立式各式可得A. 与计算结果不相符，故A不符合题意； B. 与计算结果不相符，故B不符合题意 C. 与计算结果相符，故
9、C符合题意； D. 与计算结果不相符，故D不符合题意8如图所示，真空中有一个边长为L的正方体，正方体的两个顶点M、N处分别放置电荷量都为q的正、负点电荷图中的a、b、c、d是其他的四个顶点，k为静电力常量下列表述正确是（ ）Aa、b两点电场强度大小相等，方向不同Ba点电势高于b点电势C把点电荷+Q从c移到d，电势能增加D同一个试探电荷从c移到b和从b移到d，电场力做功相同【答案】D【解析】A、根据电场线分布知，a、b两点的电场强度大小相等，方向相同，则电场强度相同故A错误B、ab两点处于等量异种电荷的垂直平分面上，该面是一等势面，所以a、b的电势相等故B错误C、根据等量异种电荷电场线的特点，因
10、为沿着电场线方向电势逐渐降低，则c点的电势大于d点的电势把点电荷+Q从c移到d，电场力做正功，电势能减小，故C错误D、因可知同一电荷移动，电场力做功相等，则D正确故选D【点睛】解决本题的关键知道等量异种电荷周围电场线的分布，知道垂直平分线为等势线，沿着电场线方向电势逐渐降低9两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，放置在一个光滑的半球面内，如图所示已知小球a和b的质量之比为，细杆长度是球面半径的倍两球处于平衡状态时，细杆与水平面的夹角是（ ）A45B30C22.5D15【答案】D【解析】【详解】由题目中的数据可以得出，abO三点组成一个等腰直角三角形，所以两底角都为45对两球进
11、行受力分析，由于球面光滑，所以两球都只受到3个力，如图所示：重力、球面的支持力、刚性细杆的弹力；由于是刚性细杆，所以刚性细杆对两球的弹力均沿着杆方向，且对两球的弹力大小相等；两球处于平衡状态，两球受到的合力都为零，两球受到的三个力都组成一个封闭的力的矢量三角形设b球的质量为m，由正弦定理对球a：=；对球b：=，所以有：=，即=，所以=15，故D正确，ABC错误10一半径为R的半球面均匀带有正电荷Q，电荷Q在球心O处产生的场强大小，方向图所示.把半球面分为表面积相等的上、下两部分，如图甲所示，上、下两部分电荷在球心O处产生电场的场强大小分别为E1、E2;把半球面分为表面积相等的左、右两部分，如图
12、乙所示在左右两部分电荷在球心O处产生电场的场强大小分别为E3、E4则( )ABCD【答案】C【解析】【详解】根据点电荷电场强度公式E=k，且电荷只分布球的表面，对于图甲，虽表面积相同，但由于间距的不同，则上、下两部分电荷在球心O处产生电场的场强大小关系为ElE2；因电荷Q在球心O处产生物的场强大小E0=，则E1；对于图乙，半球面分为表面积相等的左、右两部分，是由于左右两个半个球壳在同一点产生的场强大小相等，则根据电场的叠加可知：左侧部分在O点产生的场强与右侧电荷在O点产生的场强大小相等，即E3=E4 由于方向不共线，由合成法则可知，E3；故C正确，ABD错误；故选C。【点睛】考查点电荷的电场强
13、度的应用，知道电荷的分布，掌握矢量的叠加法则，对于此题采用“反证法”来区别选项的正误是很巧妙的，注意总结应用.11图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴设轴上任意点P到O点的的距离为x，P点电场强度的大小为E下面给出E的四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个是合理的你可能不会求解此处的场强E，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断根据你的判断，E的合理表达式应为ABCD【答案】B【解析】【详解】AC场强的单位为N/C，k为静电力常量，单位为Nm2/C2，为单位面积的带电量，单位为C/m
14、2，则表达式的单位即为N/C，故各表达式中其它部分应无单位，可知AC错误；BD当x=0时，此时要求的场强为O点的场强，由对称性可知，当x时E0，而D项中E，故B正确，D错误12如图所示，在等边三角形ABC的三个顶点上固定三个点电荷，其中A点位置的点电荷带电量为+Q，B、C两点位置的点电荷带电量均为-Q，在BC边的中垂线上有P、M、N三点，且PA=AM=MN，关于三点的场强和电势（取无穷远处电势为零），下列说法不正确的是( )AM点的场强大于P点的场强BMN之间某点的场强可能为零CN点的场强方向沿中垂线向下DP点的电势高于M点的电势【答案】C【解析】【分析】【详解】A.点电荷的电场如图所示：正电
15、荷在P、M两点处产生的场强大小相等为（d为PA、AM、MN的距离）；而两负电荷在P点处的合场强向下，在M点场强为零；所以；故A正确，不符合题意；BC.正电荷在N点的场强，两负电荷在N点的场强，故N点合场强向上且可知在M、N之间某点场强可能为零，故B正确，不符合题意；C错误，符合题意；D.由场强叠加可知A、M之间的场强均大于A、P之间的场强，所以，所以，故D正确，不符合题意13如图所示，两质点A、B质量分别为m、2m，用两根等长的细轻绳悬挂在O点，两球之间夹着一根劲度系数为k的轻弹簧，静止不动时，两根细线之间的夹角为60。设绳OA、OB与竖直方向的夹角分别为a和b，则（ ）Aa2b Bsina2
16、sinb Ctana2tanb Dcosacos2b【答案】B【解析】对A、B两球分别受力分析如图：两球的受力三角形分别与几何三角形相似，有，联立可得：，故B正确，故选B.【点睛】本题关键是对小球受力分析，然后根据共点力平衡条件并运用相似三角形法求解出夹角间的关系14如图所示，小球A、B质量均为m，初始带电荷量均为q，都用长为L的绝缘细线挂在绝缘的竖直墙上O点，A球紧靠绝缘的墙壁且其悬线刚好竖直，球B悬线偏离竖直方向角而静止如果保持B球的电荷量不变，使小球A的电荷量缓慢减小，当两球间距缓慢变为原来的 时，下列判断正确的是()A小球B受到细线的拉力增大B小球B受到细线的拉力变小C两球之间的库仑力
17、大小不变D小球A的电荷量减小为原来的 【答案】D【解析】【详解】AB.小球B受力如图所示，两绝缘线的长度都是L，则OAB是等腰三角形，如果保持B球的电量不变，使A球的电量缓慢减小，当两球间距缓慢变为原来的时，变小，F减小； 线的拉力T与重力G相等，G=T，即小球B受到细线的拉力不变；对物体A：则变小，TA变小；故AB错误；CD.小球静止处于平衡状态，当两球间距缓慢变为原来的1/3时，由比例关系可知，库仑力变为原来的1/3，因保持B球的电量不变，使A球的电量缓慢减小，由库仑定律解得：球A的电量减小为原来的，故C错误，D正确；15如图所示，研究甲乙丙丁四种情况当中点的场强大小，甲为在点下方处有一个
18、带电量为的点电荷；乙为在点下方有一个水平放置的半径为的均匀带电圆环，总带电量为，其圆心距离为；丙为在点下方有一个水平放置的半径为的均匀带电圆盘，总带电量为，其圆心距离为；丁为在点下方有一个半径为的均匀带电球体，总带电量为，其球心距离为；则对于这四种情况中点的电场强度的大小情况应当是（ ）A BC D【答案】C【解析】对于甲图，带电量为Q的点电荷，A点的电场强度的大小，对于乙图，水平放置的半径为的均匀带电圆环，把圆环分成无数个小的点和元，每个点电元在A点形成电场叠加而成， A点的电场强度的大小对于丙图，半径为r的均匀带电圆盘，把圆盘面分成无数个小的点和元，每个点电元在A点形成电场叠加而成，电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出A点的电场强度的大小对于丁图，带电球在处的场强，故A点的电场强度的大小，所以，故C正确，ABD错误；故选C。【点睛】依据电荷分布的特点，依据场强的决定式。
