2020届二轮复习专题七　物理图象问题第2课时电学图象问题课件（34张） 34页

第 2 课时　电学图象问题 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 2017 1 卷 20 17(1)20 题 电流中的图象问题 2017 1 卷 23 2018 3 卷 16 、 20 18(3)20 题 17(1)23 题 18(3)16 题 电磁感应中的图象问题 2017 2 卷 20 2018 2 卷 18 17(2)20 题　 18(2)18 题 电磁感应中的图象问题 2019 2 卷 21, 3 卷 19 19(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 1 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 W AB ＝ qU AB ，进而分析 W AB 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 φ b ＝ 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 ∶ 4 D. 坐标原点 O 的电势为 1.5 E 0 d 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； 根据 U Ob ＝ φ O － φ b 可得坐标原点 O 的电势为 φ O ＝ 1.5 E 0 d ，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 x AC > x CB ，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 q A 、 q B 表示 . 则下列分析正确的 是 A. 两固定点电荷都带正电，且 q A > q B 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 √ 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 q A 和 q B 均为负电荷 . 因为在 q A 和 q B 连线中点处的合场强沿 x 轴负方向，故 q A > q B ，故 A 、 C 均错误 ； E p － 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 　 ( 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 － 10 kg 、电荷量 q ＝ 2 × 10 － 9 C 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 √ 同理可得粒子沿 x 轴正方向做匀减速运动的时间为 t 2 ＝ 0.1 s ； 且 粒子到达 x ＝ 0.5 m 处的速度恰好为零，反向运动的时间为 t 1 ＋ t 2 ＝ 0.3 s ； 则 粒子运动的周期为 T ＝ 2( t 1 ＋ t 2 ) ＝ 0.6 s ；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 A. 在 B 点上方 B . 恰好到达 B 点 C. 速度大于 v D . 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； 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 R x ，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 S 2 控制电路中的电阻 R x 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 S 1 、 S 2 ，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 S 1 闭合，断开 S 2 ，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 ＝ ____ ， R x ＝ ________.( 用图中 a 、 b 、 c 表示 ) 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 2 V 电压时，流过电阻的电流是 4 A 图 9 √ 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； 由题图可知，在电阻 b 两端加 2 V 电压时，流过电阻的电流是 1 A ，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 3 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 　 ( 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 I 1 ，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 ～ 5 t 0 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 ～ t 0 ， 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， t 0 ～ 2 t 0 ，安培力方向向下，为负，大小增大，而在 2 t 0 ～ 3 t 0 ，没有安培力 ； 在 3 t 0 ～ 4 t 0 ，安培力方向向上，为正，大小减小； 在 4 t 0 ～ 5 t 0 ，安培力方向向下，为负，大小增大，故 D 正确， A 、 B 、 C 错误 . 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 √ √ 根据法拉第电磁感应定律得： E ＝ BL v ＝ BLat ， 本课结束