（通用版）2020版高考物理二轮复习 专题七 物理图象问题 第2课时 电学图象问题课件

第一部分专题七物理图象问题高考命题轨迹高考命题点命题轨迹情境图电场中的图象问题20171卷2017(1)20题电流中的图象问题20171卷2320183卷16、2018(3)20题17(1)23题18(3)16题电磁感应中的图象问题20172卷2020182卷1817(2)20题18(2)18题电磁感应中的图象问题20192卷21,3卷1919(2)21题19(3)19题高考题型1电场中的图象问题内容索引NEIRONGSUOYIN高考题型2恒定电流中的图象问题高考题型3电磁感应中的图象问题电场中的图象问题题型：选择题：5年1考高考题型11.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，E0表示电场强度沿x轴正方向；E0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∶4D.坐标原点O的电势为1.5E0d图4√√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＝32E0d，UOc＝2E0d，由动能定理有Eka＝qUOa＝qE0d，Ekb＝qUOb＝32qE0d，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xACxCB，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A.两固定点电荷都带正电，且qAqBB.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√图5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qAqB，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.A.2＋25sB.0.6sC.0.1sD.5＋52s例2(2019·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√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＝ΔΦΔx＝101V/m＝10V/m，a1＝qE1m＝50m/s2；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.由x1＝12a1t12，解得粒子沿x轴正方向运动的时间为t1＝2x1a1＝2×150s＝0.2s；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A.在B点上方B.恰好到达B点C.速度大于vD.速度小于v图7√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；T2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.恒定电流中的图象问题题型：选择或者实验题：5年2考高考题型2例3(2019·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.(1)为实现上述目的，请完善图8甲实物图连接；图8答案解析通过开关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)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)1U－1R1c1a1b－1a解析闭合S1、S2，有E＝U＋URr，故有1U＝1E＋rE·1R；保持S1闭合，断开S2，有E＝U＋UR(r＋Rx)，故有1U＝1E＋r＋RxE·1R；结合1U－1R图象可知，1E＝c，r＋RxE＝cb，rE＝ca，故解得：E＝1c，r＝1a，Rx＝1b－1a.拓展训练3(2019·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图9√R＝1tanα＝1.0Ω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＝1tanα＝1.0Ω求解电阻b的阻值，只能通过R＝UI＝105Ω＝2Ω求解，选项B错误；根据R＝UI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.电磁感应中的图象问题题型：选择题：5年3考高考题型31.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(多选)(2019·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√√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(2019·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√因此感应电流也为定值，那么安培力F＝BIL∝B.由于0～t0，B逐渐减小到零，故安培力逐渐减小到零，根据楞次定律可知，线框中感应电流沿顺时针方向，依据左手定则可知，线框ab边受到的安培力方向向上，即为正；同理，t0～2t0，安培力方向向下，为负，大小增大，而在2t0～3t0，没有安培力；在3t0～4t0，安培力方向向上，为正，大小减小；在4t0～5t0，安培力方向向下，为负，大小增大，故D正确，A、B、C错误.解析0～2t0，感应电动势为：E1＝SΔBΔt＝SB0t0，为定值，3t0～5t0，感应电动势为：E2＝SΔBΔt＝SB0t0，也为定值，拓展训练5(多选)(2019·东北三省四市教研联合体模拟)如图12所示，光滑平行金属导轨MN、PQ放置在同一水平面内，M、P之间接一定值电阻R，金属棒ab垂直导轨放置，金属棒和导轨的电阻均不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中.t＝0时对金属棒施加水平向右的外力F，使金属棒由静止开始做匀加速直线运动.下列关于通过金属棒的电流i、通过导轨横截面的电荷量q、拉力F和拉力的功率P随时间变化的图象，正确的是图12√√解析由题意可知，金属棒由静止开始做匀加速直线运动，则有：x＝12at2，v＝at，根据法拉第电磁感应定律得：E＝BLv＝BLat，则感应电流i＝ER