高考物理二轮复习专题提升系列含真题专题07 物理图象问题 电学图象问题Word文件下载.docx
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18
(2)18题
19
(2)21题
19(3)19题
电磁感应中的图象问题
2卷20
2卷18
2019
2卷21,
3卷19
二、常见必考题型归纳
高考重点题型1电场中的图象问题
命题方式&
命题规律:
选择题/5年1考
1.φ-x图象(如图1所示)
(1)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率的绝对值,电场强度为零处φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零.
(2)在φ-x图象中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向.
图1
(3)在φ-x图象中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断.
(4)在φ-x图象中可以判断电场类型,如图2所示,如果图线是曲线,则表示电场强度的大小是变化的,电场为非匀强电场;
如果图线是倾斜的直线,则表示电场强度的大小是不变的,电场为匀强电场.
图2
(5)在φ-x图象中可知电场强度的方向,进而可以判断电荷在电场中的受力方向.
2.E-x图象(电场方向沿x轴正方向为正)
(1)E-x图象反映了电场强度随位移变化的规律,E>
0表示电场强度沿x轴正方向;
E<
0表示电场强度沿x轴负方向.
(2)在给定了电场的E-x图象后,可以由图线确定电场强度、电势的变化情况,E-x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差(如图3所示),两点的电势高低根据电场方向判定.在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况.
图3
(3)在这类题目中,还可以由E-x图象画出对应的电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题.
例1
(多选)(2019·
安徽蚌埠市第二次质检)电场中有一条电场线与x轴重合,x轴上各点的电场强度与位置的关系如图4所示,一质子只在电场力作用下,自坐标原点由静止释放沿x轴正方向运动,已知Oa=ab=bc=d,b点电势φb=0.则下列结论正确的是( )
图4
A.质子沿x轴做匀速直线运动
B.质子在a、c两点的电势能相等
C.质子在a、b、c三点的动能之比为2∶3∶4
D.坐标原点O的电势为1.5E0d
答案 CD
解析 由E-x图象和F=qE可知质子沿x轴先做匀加速直线运动,后做加速度减小的加速直线运动,最后做加速度增大的加速直线运动,故A错误;
质子一直做加速直线运动,电场力做正功,电势能减小,故B错误;
由E-x图象与x轴所围“面积”表示电势差,因此UOa=E0d,UOb=
E0d,UOc=2E0d,由动能定理有Eka=qUOa=qE0d,Ekb=qUOb=
qE0d,Ekc=qUOc=2qE0d,所以质子在a、b、c三点的动能之比为2∶3∶4,故C正确;
根据UOb=φO-φb可得坐标原点O的电势为φO=1.5E0d,故D正确.
拓展训练1
(2019·
江西省重点中学协作体第一次联考)将两个点电荷A、B分别固定在水平面上x轴的两个不同位置上,将一带负电的试探电荷在水平面内由A点的附近沿x轴的正方向移动到B点附近的过程中,该试探电荷的电势能随位置变化的图象如图5所示,已知xAC>
xCB,图中的水平虚线在C点与图线相切,两固定点电荷带电荷量的多少分别用qA、qB表示.则下列分析正确的是( )
图5
A.两固定点电荷都带正电,且qA>
qB
B.在AB连线内,C点的电场强度最小但不等于零
C.因试探电荷的电势能始终为正值,可知A、B两点间沿x轴方向的电场强度始终向右
D.如果将试探电荷的电性改为正电,则该电荷在C点的电势能最大
答案 D
解析 负试探电荷从A运动到C,电势能降低,则从A到C电势逐渐升高,电场方向从C到A;
负电荷从C到B电势能增加,则电势逐渐降低,则电场方向从C到B.即电场方向先沿x轴负方向,后沿x轴正方向,则qA和qB均为负电荷.因为在qA和qB连线中点处的合场强沿x轴负方向,故qA>
qB,故A、C均错误;
Ep-x图象的斜率大小代表电场力,而C点的切线斜率为零,说明该试探电荷在C点处受到的电场力为零,B错误;
在C点负电荷的电势能最低,则正电荷在C点的电势能最大,故D正确.
例2
陕西榆林市第二次模拟)某静电场的方向平行于x轴,其电势φ随x的分布如图6所示.一质量m=4×
10-10kg、电荷量q=2×
10-9C的带负电粒子(不计重力)从(-1,0)点由静止开始,仅在电场力作用下在x轴上往返运动.则该粒子运动的周期为( )
图6
A.
sB.0.6sC.0.1sD.
s
答案 B
解析 粒子先沿x轴正方向做匀加速直线运动,后做匀减速直线运动,然后反向运动.E1=
=
V/m=10V/m,a1=
=50m/s2;
由x1=
a1t12,解得粒子沿x轴正方向运动的时间为t1=
s=0.2s;
同理可得粒子沿x轴正方向做匀减速运动的时间为t2=0.1s;
且粒子到达x=0.5m处的速度恰好为零,反向运动的时间为t1+t2=0.3s;
则粒子运动的周期为T=2(t1+t2)=0.6s;
故选B.
拓展训练2
(2019·
河南省高考适应性测试)如图7甲所示,M、N为正对竖直放置的平行金属板,A、B为两板中线上的两点.当M、N板间不加电压时,一带电小球从A点由静止释放经时间T到达B点,此时速度为v.若两板间加上如图乙所示的交变电压,t=0时,将带电小球仍从A点由静止释放,小球运动过程中始终未接触极板,则t=T时,小球( )
图7
A.在B点上方B.恰好到达B点
C.速度大于vD.速度小于v
解析 在A、B两板间加上如题图乙所示的交变电压,小球受到重力和电场力的作用,电场力做周期性变化,且电场力在水平方向,所以小球竖直方向做自由落体运动.在水平方向小球先做匀加速直线运动,后沿原方向做匀减速直线运动,t=
时速度为零,接着反向做匀加速直线运动,后继续沿反方向做匀减速直线运动,t=T时速度为零.根据对称性可知在t=T时小球的水平位移为零,所以t=T时,小球恰好到达B点,故A错误,B正确;
在0~T时间内,电场力做功为零,小球机械能变化量为零,所以t=T时,小球速度等于v,故C、D错误.
高考重点题型2恒定电流中的图象问题
选择题or实验题/5年2考
例3
安徽合肥市第二次质检)为了同时测量一电源的电动势E和内阻r,以及未知阻值的电阻Rx,某同学设计了一电路.实验室提供的器材如下:
待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很大的电压表一只、开关两个、导线若干.
图8
(1)为实现上述目的,请完善图8甲实物图连接;
(2)该同学实验的主要步骤有:
①闭合S1、S2,多次调节电阻箱,并记录其阻值及对应的电压表的示数;
②保持S1闭合,断开S2,多次调节电阻箱,并记录其阻值及对应的电压表的示数;
③根据记录的数据,作出两条
-
图线如图乙所示.
由图线可得电动势E=________,内阻r=________,Rx=________.(用图中a、b、c表示)
答案
(1)
(2)
解析
(1)通过开关S2控制电路中的电阻Rx是否接入电路,电路原理图如图所示:
故实物连线图如图所示:
(2)闭合S1、S2,有E=U+
r,故有
+
·
;
保持S1闭合,断开S2,有E=U+
(r+Rx),
故有
结合
图象可知,
=c,
,
,故解得:
E=
,r=
,Rx=
.
拓展训练3
吉林省“五地六校”合作体联考)如图9所示为a、b两电阻的伏安特性曲线,图中α=45°
,关于两电阻的描述正确的是( )
图9
A.电阻a的阻值随电流的增大而增大
B.因I-U图线的斜率表示电阻的倒数,故电阻b的阻值R=
=1.0Ω
C.在两图线交点处,电阻a的阻值等于电阻b的阻值
D.在电阻b两端加2V电压时,流过电阻的电流是4A
答案 C
解析 I-U图象的斜率等于电阻的倒数,由题图可知,电阻a的图象的斜率越来越大,故a的电阻随电流的增大而减小,故A错误;
I-U图象的斜率表示电阻的倒数,但是由于横、纵坐标轴的长度单位不同,则不能由R=
=1.0Ω求解电阻b的阻值,只能通过R=
Ω=2Ω求解,选项B错误;
根据R=
可知在两图线交点处,电阻a的阻值等于电阻b的阻值,选项C正确;
由题图可知,在电阻b两端加2V电压时,流过电阻的电流是1A,选项D错误.
高考重点题型3电磁感应中的图象问题
选择题/5年3考
1.解决电磁感应图象问题的“三点关注”
(1)关注初始时刻,如初始时刻感应电流是否为零,是正方向还是负方向.
(2)关注变化过程,看电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图象变化相对应.
(3)关注大小、方向的变化趋势,看图线斜率的大小、图线的曲直是否和物理过程对应.
2.解决电磁感应图象问题常用的“两个方法”
(1)排除法;
(2)函数法.
例4
全国卷Ⅱ·
21)如图10,两条光滑平行金属导轨固定,所在平面与水平面夹角为θ,导轨电阻忽略不计.虚线ab、cd均与导轨垂直,在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场.将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好.已知PQ进入磁场时加速度恰好为零.从PQ进入磁场开始计时,到MN离开磁场区域为止,流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是( )
图10
答案 AD
解析 根据题述,PQ进入磁场时加速度恰好为零,两导体棒从同一位置释放,则两导体棒进入磁场时的速度相同,产生的感应电动势大小相等,若释放两导体棒的时间间隔足够长,在PQ通过磁场区域一段时间后MN进入磁场区域,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过PQ的电流随时间变化的图象可能是A;
若释放两导体棒的时间间隔较短,在PQ没有出磁场区域时MN就进入磁场区域,则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变,两棒不受安培力作用,二者在磁场中做加速运动,PQ出磁场后,MN切割磁感线产生感应电动势和感应电流,且感应电流一定大于I1,受到安培力作用,由于安培力与速度成正比,则MN所受的安培力一定大于MN的重力沿导轨平面方向的分力,所以MN一定做减速运动,回路中感应电流减小,流过PQ的电流随时间变化的图象可能是D.
拓展训练4
广东广州市下学期一模)如图11甲所示,梯形硬导线框abcd固定在磁场中,磁场方向与线框平面垂直,图乙表示该磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系图,t=0时刻磁场方向垂直纸面向里.在0~5t0时间内,设垂直ab边向上为安培力的正方向,线框ab边受到该磁场对它的安培力F随时间t变化的关系图为( )
图11
解析 0~2t0,感应电动势为:
E1=S
=S
,为定值,3t0~5t0,感应电动势为:
E2=S
,也为定值,因此感应电流也为定值,那么安培力F=BIL∝B.
由于0~t0,B逐渐减
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