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1、高中物理图示法图像法解决物理试题真题汇编一、图示法图像法解决物理试题1 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gLC B 滑块到达最右端时,A 的速度为2gLD B 滑块最大速度为3gL【答
2、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 vA 、B 的速度为 vB ，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： vB vA cos 45o2 vA ，根据系统机械能守恒2有： mg L1mvA21mvB2 ，解得： vA2gL ， B 错误； B 滑块到达最右端时，B 的速2223度为零，如图所示：根据系统机械能守恒有 ： mgL 12 1 mvA2 ，解得： vA1 2 gL ， C错误 ；当22A 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 ： 3 mgL1 mvB2
3、 ，解得： vB3gL ， D 正确，选 AD.22【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 0.2 如图，将一质量为2m 的重物悬挂在轻绳一端，轻绳的另一端系一质量为m 的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d，杆上的A 点与定滑轮等高，杆上的 B 点在 A 点正下方距离 A 为 d 处现将环从 A 点由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法中正确的是（）dA环到达B 处时，重物上升的高度24dB环能下降的最大距离为
4、3C环到达B 处时，环与重物的速度大小之比为22D环从 A 到 B 减少的机械能等于重物增加的机械能【答案】 BD【解析】【分析】【详解】根据几何关系有，环从A 下滑至 B 点时，重物上升的高度h= 2 d-d ，故 A 错误；环下滑到最大高度为h 时环和重物的速度均为0，此时重物上升的最大高度为h2d 2 d ，根据机械能守恒有mgh2mg( h2d2 ? d) ，解得： h= 4dd，故 B 正确对 B 的速度沿绳3子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：vcos45=v重物，所以v 2 ，故 C 错误；环下滑过程中无摩擦力对系统做功，故系统机械能守v重物恒，
5、即满足环减小的机械能等于重物增加的机械能，故D 正确；故选BD3 有一个固定的光滑直杆与水平面的夹角为53 ，杆上套着一个质量为m= 2kg 的滑块 A（可视为质点 ） .用不可伸长的轻绳将滑块A 与另一个质量为M=2.7kg 的物块 B 通过光滑的定滑轮相连接 ，细绳因悬挂 B 而绷紧 ，此时滑轮左侧轻绳恰好水平，其长度 L10m， P3点与滑轮的连线同直杆垂直（如图所示）现将滑块A 从图中 O 点由静止释放，（整个运动过程中 B 不会触地 ， g=10m/s 2）下列说法正确的是A滑块 A 运动到 P 点时加速度为零B滑块 A 由 O 点运动到P 点的过程中机械能增加C滑块 A 经过 P
6、点的速度大小为52 m/sD滑块 A 经过 P 点的速度大小为1047 m/s47【答案】 BC【解析】【分析】【详解】A滑块 A 运动到 P 点时，垂直于杆子的方向受力平衡，合力为零；沿杆子方向，重力有沿杆向下的分力 mgsin53 ，根据牛顿第二定律得：mgsin53 =maa=gsin53 故 A 错误B滑块 A 由 O 点运动到P 点的过程中，绳子的拉力对滑块A 做正功，其机械能增加；故B 正确CD由于图中杆子与水平方向成53，可以解出图中虚线长度：8l L sin 53m3所以滑块 A 运动到 P 时， A 下落h xOP sin 53 L cos53 sin 53 = 1034 m
7、= 8 m3555B 下落10m82H L lmm333当 A 到达 P 点与 A 相连的绳子此时垂直杆子方向的速度为零，则B 的速度为零，以两个物体组成的系统为研究对象，由机械能守恒定律得：12MgHmghmv解得v5 2m/s故 C 正确， D 错误故选 BC【点睛】加速度根据牛顿第二定律研究，机械能的变化根据除重力以外的力做功情况进行判断，都是常用的思路关键在于判断出滑块A 滑到 P 点时，绳子在竖直杆子方向的速度为零，即B 的速度为零4 如图所示，有一光滑轨道ABC， AB 部分为半径为R 的1 圆弧，BC部分水平，质量均为4m 的小球 a、b 固定在各直轻杆的两端，轻杆长为R，小球可
8、视为质点。开始时孤上端 A 点由静止开始释放小球和轻杆，使其沿光滑弧面下滑，下列说法正确的是a 球处于圆A a 球下滑过程中机械能保持不变B a.b 两球速度大小始终相等C a.b 球滑到水平轨道上时速度大小均为3gRmgRD从释放a.b 球到 a、b 球都滑到水平轨道上，整个过程中轻杆对a 球做的功为2【答案】 CD【解析】【详解】A.下滑过程中，对两个球组成的系统，只有重力做功，机械能守恒，单个球机械能均不守恒，故 A 错误；B.杆不可伸长，两个球沿着杆方向的分速度大小时刻相等，两球速度大小有时不相等，故B 错误；C.下滑的整个过程中，根据机械能守恒定律，有：mgR mg 2R12mv2
9、，2解得：v3gR ，故 C 正确；D. 对 a 球由动能定理可知：W mgR 1 mv2 ， 2解得：W3 mgRmgR1 mgR ，22故 D 正确。5 某电场是由平面内两个相同的点电荷产生的，其中一个点电荷固定不动且到P 点的距离为 d，另一个点电荷以恒定的速率在该平面内绕P点做匀速圆周运动， P 点的电场强度大小随时间变化的图象如图所示，图线 AC段与 CE段关于直线 t =t 0 对称，若撤去运动点电荷，测得 P 点场强大小为 E0，已知 EA=EE= E0， EB=ED=E0， EC=0，静电力常量为 k，不考虑磁场因素，则下列说法正确的是 ( )A运动电荷做匀速圆周运动的半径为2
10、ddB .运动电荷的速率为2t0C 02t0时间内，运动电荷的位移大小为d33D 02t0时间内，运动电荷的位移大小为d3【答案】 BD【解析】由图像可知 t=t 0 时 P 点的场强为零，说明另一点电荷在P 点右侧距离为d 的位置；当 t=0和 t=2t 0 时， P 点的场强为 2E0，可知另一电荷在与QP 垂直，且距离P 点 d 的位置，则运动电荷做匀速圆周运动的半径为d，选项 A 错误；粒子运动的速率为vd，选项 B2t02t0d2t 0d，转过的角度为，错误； 0时间内，运动电荷运动的弧长 x vt3332t03则位移大小为d,选项 D 正确， C 错误；故选 BD.点睛：本题考查的
11、是电荷的叠加问题，题目的难点在于有一个电荷是运动的，导致p 点的合场强在不断的变化，根据图中的已知条件来计算场强的大小和速度的大小6 如图所示，在M、 N 两点分别固定点电荷+Q1、 Q2 ，且 Q1Q2，在 MN 连线上有 A、 B两点，在 MN 连线的中垂线上有C、 D 两点某电荷q 从 A 点由静止释放，仅在静电力的作用下经 O 点向 B 点运动，电荷q 在 O、 B 两点的动能分别为 EKO、EKB，电势能分别为E、E ，电场中 C、 D 两点的场强大小分别为E 、 E ，电势分别为CD ，则下列说法pOpBCD、正确的是（）A EKO 一定小于EKBBEpO 一定小于EpBC EC一
12、定大于EDDC 一定小于D【答案】AC【解析】【分析】【详解】AB电荷q 从A 点由静止释放，仅在静电力的作用下经O 点向B 点运动，说明静电力方向向右，静电力对电荷做正功，所以电荷动能增加，电势能减小，故A 项正确，B 项错误；QC据Ekr 2和正点荷产生电场方向由正电荷向外，负电荷产生的电场指向负电荷可得CD 两点场强如图两电荷在 C 处产生的场强大，夹角小，据平行四边形定则可得EC一定大于DE ，故 C 项正确；D由 C的分析可知MN 连线的中垂线上半部分各点的场强方向向右上方，据等势线与电场线垂直，顺着电场线电势降低，可得C 一定大于D ，故 D 项错误。故选 AC。7 如图所示，光滑
13、固定的竖直杆上套有小物块a，不可伸长的轻质细绳通过大小可忽略的定滑轮连接物块a 和小物块b，虚线 cd 水平现由静止释放两物块，物块a 从图示位置上升，并恰好能到达c 处在此过程中，若不计摩擦和空气阻力，下列说法正确的是（）A物块 a 到达 c 点时加速度为零B绳拉力对物块a 做的功等于物块a 重力势能的增加量C绳拉力对物块b 先做负功后做正功D绳拉力对物块b 做的功在数值上等于物块b 机械能的减少量【答案】 BD【解析】【分析】【详解】当 a 物块到达 C处时，由受力分析可知：水平方向受力平衡，竖直方向只受重力作用，所以根据牛顿第二定律得知， a 物块的加速度 a=g=10m/s 2；故 A
14、 错误；从 a 到 c， a 的动能变化量为零，根据功能关系可知，绳拉力对物块a 做的功等于物块a 的重力势能的增加量，故 B 正确；物块a 上升到与滑轮等高前，b 下降，绳的拉力对b 做负功，故C 错误；从a到 c， b 的动能变化量为零，根据功能关系：除重力以为其他力做的功等于机械能的增量，故绳拉力对 b 做的功在数值上等于 b 机械能的减少量故 D 正确故选 BD【点睛】本题关键掌握功能关系，除重力以外其它力做功等于机械能的增量，合力功等于动能的变化量，重力做功等于重力势能的变化量，要能灵活运用8 如图所示，光滑水平平台上有一质量为m 的物块，站在地面上的人用跨过定滑轮（定滑轮大小不计）
15、的绳子向右拉动物块，不计绳和滑轮的质量及滑轮的摩擦，且人手作用点离平台边缘竖直高度始终为h，当人以速度v 从平台的边缘处向右匀速前进位移x 时，则A在该过程中，物块的运动速度增加B人前进x 时，物块的运动速率为vxh2x2C在该过程中，物块受到拉力变小D在该过程中，人对物块做的功为1 mv22【答案】 ABC【解析】【详解】将人的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，在沿绳子方向上的分速度等于物块的速度，如图，物块的速度等于 vcos，故随着人向右匀速运动，夹角 减小，物块的速度增加，选项 A 正确 物块加速运动，有加速度趋近于零的趋势，即加速度减小，所受的拉力减小，选项C 正确；当人从平台的
16、边缘处向右匀速前进了x，此时物块的速度大小为： v=vcos=vx，x2h2根据动能定理得：人对物块做的功为：12mv2 x2故 B 正确， D 错误；故选W=mv=2 h2 x22ABC【点睛】解决本题的关键知道物块的速度等于绳子收缩的速度，等于人运动的沿绳子方向上的分速度，以及能够灵活运用动能定理9AB 是长为 L 的均匀带电绝缘细杆，P 、 P 是位于 AB 所在直线上的两点，位置如图所12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（）E2B E2E1E2E2A
17、C E1D E1+222【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E 、 E ，则有 E +E =E；左半段细杆产生的电场在P点的场强为0，右半段细杆产生的电ABA B21场在 P1点的场强大小为1 B，去掉细杆的右半段后，左半段细杆产生的电场在2点的场E =EP强大小为EA 2B 21B。=EE =EE ，选10 如图所示，一个长直轻杆两端分别固定小球A 和 B，两球质量均为m，两球半径忽略不计，杆的长度为L.先将杆竖直靠放在竖直墙上，轻轻拨动小球B，使小球B 在水平面上由静止开始向右滑动，当小球A 沿墙下滑距离为L 时，下列
18、说法正确的是 (不计一切摩擦 )2A杆对小球 A 做功为1 mgL2B小球 A 和 B 的速度都为1gL2C小球 A、 B 的速度分别为13gL 和1gL22D杆与小球 A 和 B 组成的系统机械能减少了1mgL2【答案】 C【解析】【详解】BC.当小球 A 沿墙下滑距离为L时，设此时 A 球的速度为 vAB2，B 球的速度为v .根据系统机械能守恒定律得： mg L1 mvA21 mvB2，两球沿杆子方向上的速度相等，则有：222vAcos60 =vBcos30 .联立两式解得 : vA1 3gL , vB1gL ;故 B 错误 ,C 正确 .22A.对 A 球使由动能定理有：故 A 错误
19、.mg LW杆 = 1 mv2A0 ，代入 A 的速度解得 W杆 =mg L ，228D.对于杆与小球 A 和 B 组成的系统而言运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒；故 D 错误 .11 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3 ，细杆长度是球面半径的2 倍两球处于平衡状态时，细杆与水平面的夹角是（）A45B 30C 22.5D 15【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对两球进行受力分析，由于球面光滑，所以两球都只受到3 个力，如图
20、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 ma：3mgFN；对球 b：，由正弦定理对球= sin 45sin 45mg= sinFN，所以有：3sin45= sin 45，即sin 4545tan 45= 3，所以 =15 ，故 D 正确， ABC错误12 甲、乙两船在静水中航行速度分别为v1 和 v2，两船从同一位置划向河对岸，已知甲船想以最短时间过河，乙船想以最短航程过河，结果两船抵达到岸的地点恰好相同，则甲
21、、乙两船渡河所用时间比2222A v1 ： v2B v2：v1C v1： v2D v2： v1【答案】 B【解析】【详解】两船抵达的地点相同，知合速度方向相同，甲船静水速垂直于河岸，乙船的静水速与合速度垂直 ，如图两船的合位移相等，则渡河时间之比等于两船合速度之反比，则，故 B 正确， A、 C、 D 错误；故选 B。【点睛】关键是知道两船的合速度方向相同；两船抵达的地点相同，合速度方向相同，甲船静水速度垂直于河岸，乙船的静水速度与合速度垂直；两船的合位移相等，则渡河时间之比等于两船合速度之反比 。13 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
22、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8kQB A 点电场强度大小为23lC 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4KQKQ8kQE23l 2r2，故 B 正确；电势为标量，由对称性可知A 点电势等于 C 点电6 l4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
23、再变大，所以电场力先做正功，再做负功，故D 错误14 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
24、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15 如图所示，一块橡皮用细线悬挂于O 点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度A大小和方向均不变B大小不变，方向改变C大小改变，方向不变D大小和方向均改变【答案】 A【解析】【分析】【详解】橡皮参与了水平向右和竖直向上的分运动，如图所示，两个方向的分运动都是匀速直线运动， vx 和 vy 恒定，则v 合恒定，则橡皮运动的速度大小和方向都不变，A 项正确