2020高考物理二轮复习 抓分天天练 热点题型练2.2 电学中的图象问题课件

2．2电学中的图象问题一、选择题1．(2019·蚌埠二模)同一平面内固定有一长直导线PQ和一带缺口的刚性金属圆环，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于圆环所在平面固定放置的平行金属板MN连接，如图甲所示．导线PQ中通有正弦交流电流i，i的变化如图乙所示，规定从Q到P为电流的正方向，则在1～2s内()A．M板带正电，且电荷量增加B．M板带正电，且电荷量减小C．M板带负电，且电荷量增加D．M板带负电，且电荷量减小答案A解析由图象可知，在第2s内，沿直导线QP的电流正向减小且电流的变化率ΔIΔt变大，线圈内磁场垂直于纸面向里，磁感应强度变小，穿过金属圆环的磁通量变小，假设环闭合，由楞次定律可知，感应电流磁场与原磁场方向相同，即感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向里，然后由安培定则可知，感应电流沿顺时针方向且ΔBΔt∝ΔIΔt，由此可知，上极板M电势高，是正极且感应电动势增大，是充电过程，故B、C、D三项错误，A项正确．2．(2019·东城区一模)如图甲所示，直线AB是某电场中的一条电场线．一正电荷在该电场中运动，始终只受到电场力作用．已知该正电荷沿电场线从A点运动到B点的过程中，其速度的平方v2与位移x的关系如图乙所示．EA、EB表示A、B两点的电场强度，φA、φB表示A、B两点的电势．以下判断正确的是()A．EAEBB．EAEBC．φAφBD．φAφB答案C解析由速度平方v2与位移x的关系图象看出，图线的斜率不变，正电荷的速度增大，正电荷所受电场力沿AB且做正功，由动能定理，eEx＝12m(vB2－vA2)，故E为常量，为匀强电场，故A、B两项错误；正电荷所受电场力沿着电场方向，电场方向沿AB，沿电场线的方向电势降低，φAφB.故C项正确，D项错误．3．(2019·四川模拟)如甲图中的正弦交流电通过乙图数字触发器后会输出丙图的数字信号，丙图中数字信号对应两种电压状态0和2V，触发器的转换规则是：交流电压数值小于Um2时输出为0，交流电压数值大于Um2时输出为2V．以下说法正确的是()A．丙图中的电压有效值为2.0VB．丙图中的电压有效值约为1.6VC．丙图中的电压有效值约为1.4VD．丙图中的电压有效值约为1.3V答案B解析Um2对于与正弦的30°对应的时间为T12，如下图，一个周期对应电压为2V的时间为23T，根据有效值定义分段计算，U12R×23T＝U2R×T，U1＝2V，代入数据得U≈1.6V，故B项正确，A、C、D三项错误．4．(2019·河南模拟)如图甲所示，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.若在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答案B解析在M、N两板间加上如图乙所示的交变电压，小球受到重力和电场力的作用，电场力作周期性变化，且电场力在水平方向，所以小球竖直方向做自由落体运动，与不加电场时相同．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＝T2时速度为零，接着，沿相反方向先做匀加速直线运动，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项错误，B项正确；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项错误．5.(2019·黄浦区二模)如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，各电表均为理想电表．在a、b两点间接入电源后，调节R2，可获得电压表V1、V2的示数随电流表A示数变化的图象，则()A．只有图①是合理的B．只有图②是合理的C．只有图②、③是合理的D．只有图①、③是合理的答案B解析设理想电源电动势为E，根据串联电路分压原理，两图象相交时V1＝V2，R1＝R2，通过安培表的电流I＝ER1＋R2＝E2R1，电流在图象中是V1、V2图象交点的横坐标．当R2＝0时，通过安培表的电流I′＝ER1＋0＝ER1，电流在图象中是V2图象在横坐标的截距．综上可得：I′＝2I，即要求V1、V2图象交点的横坐标值是V2图象在横坐标的截距值的2倍．所以只有图②是合理的．故A、C、D三项错误，B项正确．6.(2019·运城模拟)一带负电的微粒只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能随位移x变化的关系如图所示，其中0～x1段是曲线，x1～x2段是平行于x轴的直线，x2～x3段是倾斜直线，则下列说法正确的是()A．0～x1段电势逐渐升高B．0～x1段微粒的加速度逐渐减小C．x2～x3段电场强度减小D．x2处的电势比x3处的电势高答案B解析由图象可知，从0到x1电势能增加，根据Ep＝qφ，粒子带负电，知φ3φ2＝φ1φ0.故A、D两项错误；根据电场力做功与电势能变化的关系得FΔx＝ΔEp，则F＝ΔEpΔx，可知Ep­x图象切线斜率表示电场力的大小，0～x1段切线斜率减小，则电场力减小，根据牛顿第二定律知加速度逐渐减小，x2～x3段是倾斜直线，斜率不变，电场力不变，故电场强度不变，故B项正确，C项错误．7.(2019·深圳模拟)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Q1和Q2.电荷间连线上的电场强度E随x变化的图象如图所示(＋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解析若为负电荷，则x＝2处场强为负，则Q1为正电荷，故A项错误；因在x＝6处场强为0，则kQ162＝kQ222，则得Q1Q2＝91，故B项正确；由x＝6向x轴正方向到无穷远运动，为逆场强运动，电势升高到0，则x＝6处电势小于0，故C项错误；由图可知，0～6之间电场为正，则沿x轴的正方向，所以从0到6之间电势逐渐降低；而6～8之间的电场为负，则沿x轴的负方向，所以从6到8之间电势升高，因此将一个正点电荷沿x轴正方向移动，该电荷的电势能先减小后增大，故D项错误．8.(2019·重庆模拟)如图所示，有一边长为L的正方形线框abcd，由距匀强磁场上边界H处静止释放，其下边刚进入匀强磁场区域时恰好能做匀速直线运动．匀强磁场区域宽度也为L.ab边开始进入磁场时记为t1，cd边出磁场时记为t2，忽略空气阻力，从线框开始下落到cd边刚出磁场的过程中，线框的速度大小v、加速度大小a、ab两点的电压大小Uab、线框中产生的焦耳热Q随时间t的变化图象可能正确的是()答案C解析线圈在磁场上方H开始下落到下边进入磁场过程中线圈做匀加速运动；因线圈下边刚进入匀强磁场区域时恰好能做匀速直线运动，可知线圈直到cd边出磁场时也做匀速运动，故A、B两项错误；线圈ab边进入磁场的过程：E＝BLv，则Uab＝34BLv；ab边离开磁场的过程：E＝BLv，则Uab＝14BLv；线圈进入磁场和离开磁场过程中电动势相同，均为E＝BLv，时间相同，则由功率公式可知，产生的热量相同；故C项正确，A、B、D三项错误．9．(2019·滨州二模)(多选)如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L＝1m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接阻值为R＝0.4Ω的电阻．质量为m＝0.01kg、电阻为r＝0.4Ω的金属棒ab紧贴在导轨上．现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计．g取10m/s2(忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响)．下列选项正确的是()A．金属棒下落过程中的最大速度为8m/sB．磁感应强度B的大小为0.1TC．金属棒ab在开始运动的1.5s内，电阻R上产生的热量为0.38JD．金属棒匀速运动后每秒钟通过金属棒的电荷量为0.2C答案AB解析金属棒做匀速直线运动时的速度最大，由图乙图象可知，最大速度为：v＝xABtAB＝11.8－7.02.1－1.5m/s＝8m/s，故A项正确；金属棒做匀速直线运动时受到的安培力为：F＝BIL＝B2L2vR＋r，由平衡条件得：mg＝B2L2vR＋r，解得：B＝0.1T，故B项正确；金属棒在开始运动的1.5s内，由能量守恒定律得：mgx＝Q＋12mv2，QR＝RR＋rQ，由图乙图象可知，t＝1.5s时x＝7.0m，解得：QR＝0.19J，故C项错误；金属棒匀速运动后每秒钟通过金属棒的电荷量为：q＝ΔΦR＋r＝BLvtR＋r＝0.1×1×8×10.4＋0.4C＝1C，故D项错误．10.(2019·淮南二模)如图所示，光滑绝缘的水平桌面上有一直角三角形导线框ABC，其中AB＝L，BC＝2L，两平行虚线间有一垂直于桌面向下的匀强磁场，磁场宽度为L，导线框BC边与虚线边界垂直．现让导线框从图示位置开始沿BC方向匀速穿过磁场区域．设线框中产生顺时针方向的感应电流为正，则在线框穿过磁场的过程中，产生的感应电流与线框运动距离x的函数关系图象正确的是()答案D解析在线圈进入0～L范围时，线圈内产生的感应电流为逆时针方向；切割磁感线的有效长度从0均匀增加到L2，可知感应电流均匀增加；在L～2L内，线圈切割磁感线的有效长度为L2不变，感应电流不变，方向为逆时针方向；在2L～3L内，线圈切割磁感线的有效长度从L2逐渐增加到L，则感应电动势增加到原来的2倍，感应电流增加到2倍，方向为顺时针方向，故A、B、C三项错误，D项正确．11.(2019·湖南模拟)一质量为m、电荷量为－q的圆环，套在与水平面成θ角的足够长的粗糙细杆上，圆环的直径略大于杆的直径，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中．现给圆环一沿杆左上方方向的初速度v0，(取初速度v0方向为正方向)以后的运动过程中圆环运动的速度图象不可能是()答案C解析当qBv0mgcosθ时，物体受到FN先变小后变大，摩擦力Ff＝μFN也先变小后变大，物体减速的加速度a＝mgsinθ＋Ffm也先变小后变大；当速度变小为零时，若μ≥tanθ时，物体将静止；若μtanθ时，物体将做加速度减小的加速运动直到平衡后做匀速运动．当qBv0mgcosθ时，物体受到FN变大，摩擦力Ff＝μFN变大，物体减速的加速度a＝mgsinθ＋Ffm变大；速度变小为零时，若μtanθ时，物体将静止；若μtanθ时，物体将做加速度减小的加速运动直到平衡后做匀速运动．故A、B、D图象可能存在，C图象不可能存在，故A、B、D项正确，C项错误．12.(2019·河南二模)(多选)如图甲所示，光滑绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场，其中某一区域的电场线与x轴平行，现有一个质量为0.1kg，电荷量为－2.0×10－8C的滑块P(可看作质点)，仅在电场力作用下由静止沿x轴向左运动．电场力做的功W与物块坐标x的关系用图乙中曲线表示，图中斜线为该曲线过点(0.3，3)的切线．则下列说法正确的是()A．此电场一定是匀强电场B．电场方向沿x轴的正方向C．点x＝0.3m处的场强大小为1.0×10－5N/CD．x＝0.3m与x＝0.7m间的电势差是100V答案BD解析根据W＝Eqx可知，滑块P向左运动的过程中，随x的增加图线的斜率逐渐减小，则场强逐渐减小，此电场一定不是匀强电场，故A项错误；滑块P向左运动的过程中，电场力对带负电的电荷做正功，则电场方向沿x轴的正方向，故B项正确；点x＝0.3m处的场强大小为F＝Eq＝k＝3×10－60.6－0.3N＝1.0×10－5N，则E＝Fq＝1.0×10－52.0×10－8V/m＝500V/m，故C项错误；x＝0.3m与x＝0.7m间，电场力做功为W＝2×10－6J，可知电势差是U＝Wq＝2×10－62×10－8V＝100V，故D项正确．二、计算题13．