高中物理图示法图像法解决物理试题练习题及答案及解析

高中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．竖直绝缘墙壁上有一个固定的小球A，在A球的正上方P点用绝缘线悬挂另一个小球B，A﹑B两个小球因带电而互相排斥，致使悬线与竖直方向成θ角，如图所示，若线的长度变为原来的一半，同时小球B的电量减为原来的一半，A小球电量不变，则再次稳定后A．A、B两球间的库仑力变为原来的一半B．A、B两球间的库仑力虽然减小，但比原来的一半要大C．线的拉力减为原来的一半D．线的拉力虽然减小，但比原来的一半要大【答案】BC【解析】【详解】由于逐渐漏电的过程中，处于动态平衡状态，对B进行受力分析如图所示：△PAB∽FBF2，所以.C、D、因G和PQ长度h不变，则丝线长度l变为原来的一半，可得丝线拉力F2变为原来的一半，与小球的电量及夹角无关；C正确，D错误.A、B、由三角形相似知，同理得，联立得，则，则可得;故A错误，B正确.故选BC.【点睛】本题是力学中动态平衡问题，采用的是三角形相似法，得到力的大小与三角形边长的关系，进行分析．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θ的斜向上恒定拉力，平衡时细线与竖直方向的夹角为60o ；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30o ，重力加速度为g ，则( )A ．F mg =B ．3F mg =C ．30θ=oD ．60θ=o【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α，受力情况如图所示：当物体重力为mg 时，α=60°，根据正弦定理可得sin 60sin(18060)F mg θ=︒︒-︒-，即sin 60sin(120)F mg θ=︒︒-，当物体的重力为2mg 时，α=30°，根据正弦定理可得：sin 30sin(18030)F mg θ=︒︒-︒-，即sin 30sin(150)F mg θ=︒︒-，联立解得：θ=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．在绝缘光滑的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定正点电荷Q A、Q B，两电荷的位置坐标如图甲所示。

图乙是AB连线之间的电势φ与位置x之间的关系图像，图中x=L点为图线的最低点，若在x=－2L的C点由静止释放一个质量为m、电量为+q的带电小球（可视为质点，不影响原电场），下列有关说法正确的是A．小球在x=L处的速度最大B．小球一定可以回到－2L的C点处C．小球将在－2L和+2L之间作往复运动D．固定在A、B处点电荷的电量之比为Q A︰Q B＝4︰1【答案】ABD【解析】【详解】据φ-x图象切线的斜率等于场强E可知x=L处场强为零，x=L右侧电场为负，即方向向左，x=L左侧电场为正，即方向向右；那么小球先向右做加速运动，到x=L处加速度为0，从x=L向右运动时，电场力方向向左，小球做减速运动，所以小球在x=L处的速度最大，故A正确。

x=L处场强为零，根据点电荷场强则有：，解得Q A：Q B=4：1，故D 正确。

根据动能定理得：qU=0，得U=0，所以小球能运动到电势与出发点相同的位置，由图知向右最远能到达x>2L的某位置，则小球应在x=-2L到右侧x>+2L的某位置区间内作往复运动，故B正确，C错误。

故选ABD。

【点睛】解决本题首先要理解φ-x图象切线的意义，知道电场力做功和路径无关，只和初末两点的电势差有关，掌握电场力做功的公式W=qU和电荷场强公式，灵活运用电场的叠加原理。

4．如图所示，竖直向下的匀强电场中的O点固定一点电荷，一个带电小球可绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动，a、b为圆周的最高点和最低点。

不计空气阻力，则( )A．点电荷带正电B．a点的电场强度大于b点的电场强度C．小球在从a点运动到b点的过程中，电势能增大D．如果加一个垂直于竖直平面的匀强磁场，小球也可以继续做圆周运动【答案】AC【解析】【详解】带电小球可绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动，可知小球受到的匀强电场的电场力和重力等大反向，则小球带负电，点电荷带正电，选项A正确；点电荷在a点的场强向上，在b点的场强向下，与匀强电场叠加后，a点的电场强度小于b点的电场强度，选项B错误；小球在从a点运动到b点的过程中，点电荷对小球不做功，而匀强电场的电场力做负功，则电势能增大，选项C正确；如果加一个垂直于竖直平面的匀强磁场，若洛伦兹力的方向指向圆心，则小球所受的向心力变大，则小球将做近心运动；反之若洛伦兹力的方向背离圆心，则小球所受的向心力变小，则小球将做离心运动，选项D错误；故选AC.【点睛】本题的解题关键是根据质点做匀速圆周运动的条件，判断电场力与重力的关系，即可确定出小球的电性。

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Q l和Q2．电荷间连线上的电场强度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A．Q1、Q2均为负电荷B．Q1、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Q 1、Q 2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，12E E =，即122262Q Q k k =，解得21226921Q Q ==，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．6．如图为两形状完全相同的金属环A 、B 平行竖直的固定在绝缘水平面上，且两圆环的圆心O l 、O 2的连线为一条水平线，其中M 、N 、P 为该连线上的三点，相邻两点间的距离满足MO l =O 1N=NO 2 =O 2P ．当两金属环中通有从左向右看逆时针方向的大小相等的电流时，经测量可得M 点的磁感应强度大小为B 1、N 点的磁感应强度大小为B 2，如果将右侧的金属环B 取走，P 点的磁感应强度大小应为A ．21B B -B ．212B B -C ．122B B -D ．13B 【答案】B【解析】 对于图中单个环形电流，根据安培定则，其在轴线上的磁场方向均是向左，故P 点的磁场方向也是向左的.设1122MO O N NO O P l ====，设单个环形电流在距离中点l 位置的磁感应强度为1l B ，在距离中点3l 位置的磁感应强度为3l B ，故M 点磁感应强度113l l B B B =+，N 点磁感应强度211l l B B B =+，当拿走金属环B 后，P 点磁感应强度2312P l B B B B ==-，B 正确；故选B. 【点睛】本题研究矢量的叠加合成(力的合成，加速度，速度，位移，电场强度，磁感应强度等)，满足平行四边形定则；掌握特殊的方法（对称法、微元法、补偿法等）．7．如图所示，16个电荷量均为+q(q>0)的小球(可视为点电荷)，均匀分布在半径为R 的圆周上若将圆周上P 点的一个小球的电荷量换成-2q ，则圆心 0点处的电场强度为A ．22kq R ，方向沿半径向左B ．22kq R ，方向沿半径向右 C ．23kq R ，方向沿半径向左 D ．23kq R，方向沿半径向右 【答案】D【解析】该点场强可以看成是与P 对称的那个电荷+q 和P 点的电荷-2q 在该点场强的叠加，根据点电荷的场强公式得+q 的点电荷在圆心O 点处的电场强度大小为2q kR ，方向向右，点电荷-2q 在圆心O 点处的电场强度大小为22q kR ，方向向右，所以叠加来是23q k R ，方向沿半径向右．故选择D.【点睛】该题考查了场强叠加原理，还有对对称性的认识．由于成圆周对称性，所以如果没改变电荷之前肯定圆心处场强为0，而该点场强是所有电荷在该点场强的叠加，可以把这些电荷归为两类：一种是要移去的电荷，另一种是其他电荷．不管怎样，总之这两种电荷产生的合场强为0，所以只要算出改变的电荷在该点的场强和与它对称的电荷的场强即可得到．8．有两条长直导线垂直水平纸面放置，交纸面与a 、b 两点，通有大小相等的恒定电流，方向如图，a 、b 的连线水平，c 是ab 的中点，d 点与c 点关于b 点对称，已知c 点的磁感应强度为，d 点的磁感应强度为，则关于a 处导线在d 点的磁感应强度的大小和方向，下列说法中正确的是A ．，方向竖直向下 B ．，方向竖直向上 C ．，方向竖直向下 D ．，方向竖直向上【答案】A【解析】【分析】空间中任何一点的磁感应强度是两根导线产生的磁场磁感应强度的叠加。

根据安培定则判断a处导线在d点的磁感应强度的方向。

假设a处导线在d点的磁感应强度的大小为B，根据通电直导线产生的磁场磁感应强度与电流成正比，得到a处导线在c点的磁感应强度的大小。

由题，两导线电流大小相等，分别得出b处导线在c、d两点的磁感应强度的大小及方向，找出B与B1、B2的关系.【详解】a处导线在d点的磁感应强度的大小为B，方向方向竖直向下。

根据通电直导线产生的磁场磁感应强度与电流成正比，a处导线在c点的磁感应强度的大小为3B，方向竖直向下。

由题，两条长直导线恒定电流大小相等，则得到b处导线在c两点的磁感应强度的大小为3B，根据安培定则得到，方向竖直向下。

b处导线在d两点的磁感应强度的大小为3B，根据安培定则得到，方向竖直向上。

则根据磁场叠加得B1=3B+3B=6B，B2=3B-B=2B，根据数学知识得到，B=0.5B1 -B2。

所以a处导线在d点的磁感应强度的大小为B=0.5B1 -B2。

方向是竖直向下。

故选A。

9．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.10．已知均匀带电圆盘在圆外平面内产生的电场与一个位于圆心的、等电量的同种点电荷产生的电场相同．如图所示，电荷总量为Q的电荷均匀分布在半径为R的圆盘上，在过圆心O的直线上有A、B两点，O与B，B与A的距离均为R，现以OB为直径在盘内挖掉一个小圆盘，若静电力常量为k，则剩余部分在A处的场强大小为：A ．24kQ RB ．29kQ RC ．2536kQ RD ．21336kQ R 【答案】C【解析】由题意知，半径为R 的均匀带电圆盘在A 点产生场强为：122(2)4kQ kQ E R R == 同理割出的小球半径为2R ，因为电荷平均分布，其带电荷量为：22()24Q R Q Q R ππ'=⨯= 则其在A 点产生的场强：22239()2kQ kQ E RR ='= 所以剩余空腔部分电荷在A 点产生的场强为：1222254936kQ kQ kQ E E E R R R =-=-= 所以选择C.【点睛】本题采用割补的思想方法求解，先求出整个大盘在B 点产生的场强，再求出割出的小圆盘在A 点产生的场强，利用整体场强等于剩余部分在A 点产生场强和割掉的小圆盘在A 点产生的场强矢量和，从而求出A 处的场强11．如右图，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 点为半圆弧的圆心，.电荷量相等、符号相反的两个电荷分别置于M 、N 两点，这时O 点电场强度的大小为E 1；若将N 点处的点电荷移至P 点，则O 点的场强大小变为E 2.E 1与E 2之比为( )A ．1：2B ．2：1C ．D ． 【答案】B【解析】【分析】【详解】试题分析：由得：；若将N 点处的点电荷移至P 点，则O 点的场强大小变为E 2，知两点电荷在O 点的场强夹角为1200，由矢量的合成知，得：，B 对12．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°。