高考物理图示法图像法解决物理试题解题技巧及经典题型及练习题

一、图示法图像法解决物理试题

1．真空中有四个相同的点电荷，所带电荷量均为q，固定在如图所示的四个顶点上，任意两电荷的连线长度都为L，静电力常量为k，下列说法正确的是

A．不相邻的两棱中点连线在同一条电场线上

B．每条棱中点的电场强度大小都为

86kq

C．任意两棱中点间的电势差都为零

D．a、b、c三点为侧面棱中点，则a、b、c所在的平面为等势面

【答案】BC

【解析】

【详解】

假设ab连线是一条电场线，则b点的电场方向沿ab方向，同理如果bc连线是一条电场线，b的电场方向沿bc方向，由空间一点的电场方向是唯一的可知电场线不沿ab和bc方向，因此A错；由点电荷的电场的对称性可知abc三点的电场强度大小相同，由电场的叠加法则可知上下两个点电荷对b点的和场强为零，左右两个点电荷对b点的合场强不为

零，每个电荷对b点的场强

4kq

，合场强为

4kq686kq

=2Ecosa=2=

合

，故B正确；由点电荷的电势叠加法则及对称性可知abc三点的电势相等，因此任意两点的电势差为零，故C正确；假设abc平面为等势面，因此电场线方向垂直于等势面，说明电场强度的方向都在竖直方向，由电场叠加原理知b点的电场方向指向内底边，因此abc不是等势面，故D错误。

2．如图所示，左右两侧水平面等高，A、B为光滑定滑轮，C为光滑动滑轮．足够长的轻绳跨过滑轮，右端与小车相连，左端固定在墙壁上，质量为m的物块悬挂在动滑轮上．从某时刻开始小车向右移动，使物块以速度v0匀速上升，小车在移动过程中所受阻力恒定不变．在物块上升的过程中（未到AB所在的水平面），下列说法正确的是

A ．轻绳对小车的拉力增大

B ．小车向右做加速运动

C ．小车阻力的功率可能不变

D ．小车牵引力做的功小于物块重力势能的增加量与小车克服阻力做功之和

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】

A ．物块以匀速上升时，两边绳子的夹角变大，可知绳子的拉力变大，即轻绳对小车的拉力变大，选项A 正确；

B ．设绳子与竖直方向的夹角为θ，则由运动的合成知识可知0=2cos v v θ车，则随着物体的上升θ变大，车的速度减小，选项B 错误；

C ．小车在移动过程中所受阻力恒定不变，根据P=fv 车可知小车阻力的功率减小，选项C 错误；

D ．由能量关系可知：-PC k W W W

E 阻牵车-=? ，因小车动能减小，则

【点睛】

此题关键是对物体的速度进行如何分解，可参考斜牵引物体的运动分解问题，但是此题中物体两边都有绳子；注意搞清系统的能量转化情况.

3．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。

4．如图所示，滑块A、B的质量均为m,A套在固定倾斜直杆上，倾斜杆与水平面成45°,B 套在固定水平的直杆上，两杆分离不接触，两直杆间的距离忽略不计且足够长，A、B通过铰链用长度为L的刚性轻杆(初始时轻杆与平面成30°)连接，A、B从静止释放，B开始沿水平面向右运动，不计一切摩擦，滑块A、B视为质点，在运动的过程中，下列说法中正确的是（）

A．A、B组成的系统机械能守恒

B．当A到达与B同一水平面时,A的速度为gL

C．B滑块到达最右端时,A的速度为2gL

D．B滑块最大速度为3gL

【答案】AD

【解析】

因不计一切摩擦，故系统机械能守恒，A正确；设A的速度为A v、B的速度为B v，当A到达与B同一水平面时，对A、B速度进行分解，如图所示

根据沿杆方向速度相等有：

cos45

B A A

v v v

o，根据系统机械能守恒

有：2211222A B L mg mv mv =+，解得：23

A v gL =，

B 错误；B 滑块到达最右端时，B 的速度为零，如图所示：

根据系统机械能守恒有：212122A mgL mv +='，解得：()12A v gL ='+，C 错误；当

A 滑到最低点时，速度为零，

B 的速度最大，如图所示：

根据系统机械能守恒有：23122

B mgL mv '=，解得：3B v gL '=，D 正确，选AD. 【点睛】应用A 、B 沿杆方向速度相等，求出A 、B 的速度关系，因为不计一切摩擦，故

A 、

B 组成的系统机械能守恒，当A 的速度最大时，B 的速度为0；当B 的速度最大时，A 的速度为0.

5．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34v

B ．小球A 的速度为43

v C ．细杆的长度为2

12564v g

D ．细杆的长度为212536v g

【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v '，则有5337vcos v cos ?='?，解得：

34v v '=，A 正确，B 错误；两球下滑过程中系统的机械能守恒，即：()22111sin 3722

mgL mv mv '-=+o ，解得：212564v L g =，C 正确，D 错误。

6．如图所示，a 、b 、c 、d 、e 、f 为以O 为球心的球面上的点，分别在a 、c 两个点处放等量异种电荷＋Q 和－Q 。下列说法正确的是( )

A ．b 、f 两点电场强度大小相等，方向不同

B ．e 、d 两点电势相同

C ．b 、f 两点电场强度大小相等，方向相同

D ．e 、d 两点电势不同

【答案】BC

【解析】

A 、等量异种电荷的电场线和等势线都是关于连线、中垂线对称的，由等量异号电荷的电场的特点，结合题目的图可知，图中bdef 所在的平面是两个点电荷连线的垂直平分面，所以该平面上各点的电势都是相等的，各点的电场强度的方向都与该平面垂直。由于b 、c 、d 、e 各点到该平面与两个点电荷的连线的交点O 的距离是相等的，结合该电场的特点可知，b 、c 、d 、e 各点的场强大小也相等。由以上的分析可知，b 、c 、d 、e 各点的电势相等，电场强度大小相等，方向相同。故A 、D 错误；故选BC 。

【点睛】解决本题的关键要掌握等量异种电荷的电场线和等势面的分布情况，知道场强是矢量，只有大小和方向都相同时，场强才相同，同时掌握好电场强度的叠加方法。

7．如图所示，半径为R 的硬橡胶圆环，其上带有均匀分布的负电荷，总电荷量为Q ，若在圆环上切去一小段l (l 远小于R )，则圆心O 处产生的电场方向和场强大小应为( )

A ．方向指向A

B B ．方向背离AB

C ．场强大小为

D ．场强大小为

【答案】BD

【解析】

【详解】

AB 段的电量,则AB 段在O 点产生的电场强度为：,方向指向AB ，所以剩余部分在O 点产生的场强大小等于

,方向背离AB ．故B,D 正确;A,C 错误.故选BD.

【点睛】解决本题的关键掌握点电荷的场强公式，以及知道AB 段与剩余部分在O 点产生的场强大小相等，方向相反．

8．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 环的速度大小为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

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2L

时绳子与水平方向之间的夹角12sin 2

L L α==，可得：所以：α=30°，A 环的速度大小为0

3tan 30A 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：2211222A 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0tan 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：212A mgL mv =

'，解得：2A v gL

'=，故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：221122A v t gt L gt '+

=+，解得：2L t g

'=，故D 正确．所以ACD 正确，B 错误．

9．取空间中两等量点电荷间的连线为x 轴，轴上各点电势φ随x 的变化关系如图所示，设x 轴上B 、C 两点的电场强度分别是E Bx 、E Cx ，下列说法中正确的是（）

A ．该静电场由两个等量同种点电荷产生

B ．该静电场由两个等量异种点电荷产生

C ．E Bx 的大小小于E Cx 的大小

D ．负电荷沿x 轴从B 点移动到C 点的过程中，电势能先减小后增大

【答案】AD

【解析】A 、B 、如果该电场由等量异种电荷产生，则两点电荷连线的中垂线是等势面，故连线中点为零电势点，可知静电场由两个等量同种点电荷产生．故A 正确，B 错误．C 、该图象的斜率等于场强E ，斜率越大，场强越大，则知E Bx 的大小大于E Cx 的大小，故C 错误；D 、负电荷沿x 轴从B 点移动到C 点的过程中，电势先升高后降低，根据公式E p =qφ，电势能先减小后作增加；故D 正确；故选AD ．

【点睛】电势为零处，电场强度不一定为零．电荷在电场中与电势的乘积为电势能．电场力做功的正负决定电势能的增加与否．

10．位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如右图所示，ab 、cd 分别是正方形两条边的中垂线，O 点为中垂线的交点，P 、Q 分别为cd 、ab 上的点，且OP ＜OQ . 则下列说法正确的是

A ．P 、O 两点的电势关系为p o ??<

B ．P 、Q 两点电场强度的大小关系为E Q

C ．若在O 点放一正点电荷，则该正点电荷受到的电场力不为零

D ．若将某一负电荷由P 点沿着图中曲线PQ 移到Q 点，电场力做负功

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A ．根据电场叠加，由图像可以知道ab 、cd 两中垂线上各点的电势都为零，所以P 、O 两点的电势相等，故A 错；

B ．电场线的疏密表示场强的大小，根据图像知E Q

C ．四个点电荷在O 点产生的电场相互抵消，场强为零，故在O 点放一正点电荷,则该正点电荷受到的电场力为零，故C 错误.

D ．P 、Q 电势相等，若将某一负电荷由P 点沿着图中曲线PQ 移到Q 点，电场力做功为零，故D 错误；

故选B.

点睛：根据电场线的方向确定场源电荷的正负.电势的高低看电场线的指向,沿着电场线电势一定降低.电场线的疏密表示场强的大小,;根据电势高低判断功的正负.

11．带电球体的半径为R ，以球心为原点O 建立坐标轴x ，轴上各点电势?随x 变化如图所示，下列说法正确的是

A ．球体带负电荷

B ．球内电场强度最大

C ．A 、B 两点电场强度相同

D ．正电荷在B 点的电势能比C 点的大

【答案】D

【解析】A 、从球出发向两侧电势降低，而电场线从正电荷出发，沿着电场线电势降低，故球带正电荷，故A 错误；B 、球是等势体，故内部任意两点间的电势为零，故场强为零，故B 错误；C 、A 点与点B 的电场强度大小相等，但方向相反，故不同，故C 错误；D 、从B 到C ，电势降低，故正电荷电势能降低，故D 正确；故选D.

【点睛】本题考查电势与电场强度，关键是明确等势体内部场强为零，知道沿着电场线电势降低.

12．如图所示，真空中有两个点电荷Q 1和Q 2，Q 1=+9q ，Q 2=-q ，分别固定在x 轴上x =0处和x =6cm 处，下列说法正确的是（）

A ．在x =3cm 处，电场强度为0

B ．在区间上有两处电场强度为0

C ．在x >9cm 区域各个位置的电场方向均沿x 轴正方向

D ．将试探电荷从x =2cm 移到x =4cm 处，电势能增加

【答案】C

【解析】

【详解】

A .某点的电场强度是正电荷Q 1和负电荷Q 2在该处产生的电场的叠加，是合场强。根据点电荷的场强公式E =2kq r

，所以要使电场强度为零，那么正电荷Q 1和负电荷Q 2在该处产生的场强必须大小相等、方向相反。因为它们电性相反，在中间的电场方向都向右。设距离Q 2为x 0处的电场强度矢量合为0，则：

122200

(6)kQ kQ x x =+ 可得：x 0=3cm ，故A 错误；

B .由选项A 的分析可知，合场强为0的点不会在Q 1的左边，因为Q 1的电荷量大于Q 2，也不会在Q 1Q 2之间，因为它们电性相反，在中间的电场方向都向右。所以，只能在Q 2右边。即在x 坐标轴上电场强度为零的点只有一个。故B 错误；

C.设距离Q 2为x 0处的电场强度矢量合为0，则：

122200

(6)kQ kQ x x =+ 可得：x 0=3cm ，结合矢量合成可知，在x ＞9cm 区域各个位置的电场方向均沿x 轴正方向。故C 正确；

D.由上分析，可知，在0＜x ＜6cm 的区域，场强沿x 轴正方向，将试探电荷+q 从x =2cm 处

移至x =4cm 处，电势能减小。故D 错误。

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α和β，则（）

A ．α＝2β

B ．sin α＝2sin β

C ．tan α＝2tan β

D ．cos α＝cos2β

【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， A 、B 、 C 、D 是真空中一正四面体的四个顶点，每条棱长均为l .在正四面体的中心固定一电荷量为-Q 的点电荷，静电力常量为k ,下列说法正确的是

A ．A 、

B 两点的场强相同

B ．A 点电场强度大小为2

83kQ l

C．A点电势高于C点电势

D．将一正电荷从A点沿直线移动到B点的过程中，电场力一直不做功

【答案】B

【解析】

由于点电荷在正四面体的中心，由对称性可知，A、B两点的场强大小相等，但是方向不

同，故A错误；由立体几何知识，可知正四面体的中心到顶点的距离为6 l

，由

KQ KQ kQ

r l

===

，故B正确；电势为标量，由对称性可知A点电势等于C点电

势，故C错误；从A点沿直线移动到B点的过程中电势先降低再升高，对于正电荷而言，其电势能先变小再变大，所以电场力先做正功，再做负功，故D错误．

15．如图所示，电量为+q和-q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有

A．体中心和各面中心

B．体中心和各边中点

C．各面中心和各边中点

D．体中心、各面中心和各边中点

【答案】A

【解析】两个等量同种电荷在其连线的中点处的合场强为零，两个等量同种正电荷在其连线的中垂线上的合场强沿中垂线指向远离正电荷的方向，两个等量同种负电荷在其连线的中垂线上的合场强沿中垂线指向负电荷的方向．在正方体的上面中心，上面的四个电荷分成两组产生的场强都是零，下面的四个电荷分成两组产生的场强等大反向，所以正方体的上面中心处的合场强为零，同理所有各面中心处的合场强都为零．在体中心，可以将八个电荷分成四组，产生的合场强为零．而在各边中心，场强无法抵消，合场强不为零．故选A．

【点睛】本题分线中心、面中心和体中心三种情况讨论，抓住两个等量同种电荷连线中点和中垂线上的场强情况进行分析讨论．