二轮复习专题六第2课时电磁学图像问题课件（48张）

第一部分专题整合提升第2课时电磁学图像问题专题复习定位解决问题高考重点题型难度本专题主要复习高中物理中涉及到的电学图像问题，掌握图像的物理意义及图像问题的分析技巧和方法。电场中的图像问题；电流中的图像问题；电磁感应中的图像问题；图像信息提取问题。本专题选择题、实验题和计算题都可涉及，选择题一般考查电场和电磁感应图像，有时也考查图像信息提取问题，难度中等；计算题主要考查图像信息的提取问题，题目难度较大。高考题型目录CONTENTS///////专题限时训练///////高考题型2恒定电流中的图像问题高考题型1电场中的图像问题高考题型3电磁感应中的图像问题1.φ－x图像(如图1所示)高考题型1电场中的图像问题(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图像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图像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图像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图像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图像(电场方向沿x轴正方向为正)(1)E－x图像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图像后，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图像画出对应的电场，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。图4C【拓展训练1】

[2021·湖南株洲市统一检测(一)]q1、q2为固定在x轴上的两个点电荷，x轴上部分区域的电势分布如图5所示，则(

)A.q1带负电，q2带正电B.q1电荷量小于q2电荷量C.a点电场强度小于c点电场强度D.若将电子从a点沿x轴移到c点，其电势能先减小后增大图5D解析在φ－x图像中，切线的斜率表示电场强度的大小，由图可知，b点的电场强度为零，a到b到c的电势先增大后减小，沿电场线方向电势逐渐降低，可知a、b之间电场强度方向向左，b、c之间电场强度方向向右，则有q1带正电，q2带负电，故A错误；由于b点的电场强度为零，因为q1到b点的距离大于q2到b点距离，由点电荷的电场强度公式可知，q1电荷量大于q2电荷量，故B错误；在φ－x图像中，切线的斜率表示电场强度的大小，所以a点电场强度大于c点电场强度，故C错误；由于电子带负电，且a到b到c的电势先增加后减小，根据电势能与电势的关系式Ep＝qφ可知，电子从a点沿x轴移到c点，其电势能先减小后增大，故D正确。【拓展训练2】

(2021·湖南省高考模拟)平行金属板A、B带等量异种电荷，以过两板中心O点(原点)的某轴线为x轴、由A指向B的方向为电场强度的正方向，作出场强大小随坐标变化的图像如图6所示，其中aO＝Ob＝l。下列说法正确的是(

)A.A板带正电B.沿x轴正方向电势降低C.电势差UbO＝UOa＝E0lD.将电子沿x轴由a点移动到b点，电子的电势能不变D图6解析

a、b间电场强度大小为E0且保持不变，则其为匀强电场，外侧电场强度快速趋近于零，且都为负值，因此x轴为平行于两板的中心轴线，如图所示，电场强度为负表示电场强度方向由B指向A，则A板带负电，选项A错误；两板间平行于两板的中心线为一条等势线，电势不变，b、O之间的电势差和O、a之间的电势差均为零，选项B、C错误；由于两板间的x轴为一条等势线，所以将电子由a点沿x轴移动到b点，电场力不做功，电势能不变，选项D正确。【拓展训练3】

真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定于x轴上x1＝0和x2＝4a的两点，在它们的连线上，场强E与x的关系图像如图7所示(取x轴正方向为场强正方向)，以下判断正确的是(

)CA.Q1带正电、Q2带负电B.Q1的电荷量是Q2的3倍C.x轴上a处的电势比2a处的高D.带负电的试探电荷从a处移到3a处，电场力做正功图7【拓展训练4】

(多选)(2021·广东新高考八省大联考模拟冲刺)如图8甲所示，在某电场中建立x坐标轴，A、B为x轴上的两点，xA、xB分别为A、B两点在x轴上的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能Ep随其坐标x变化的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是(

)图8A.该电场一定不是孤立点电荷形成的电场B.A点的电场强度小于B点的电场强度C.电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W＝EpA－EpBD.电子在A点的动能小于在B点的动能答案

AC【例2】

(2021·1月湖南普通高校招生适应性考试，4)有四个电源甲、乙、丙、丁，其路端电压U与电流I的关系图像分别如图9(a)、(b)、(c)、(d)所示。将一个6Ω的定值电阻分别与每个电源的两极相接，使定值电阻消耗功率最大的电源是(

)高考题型2恒定电流中的图像问题图9A.甲电源

B.乙电源

C.丙电源

D.丁电源D【拓展训练5】

(多选)(2021·北京海淀区期末)图10甲是某实验小组的同学通过实验作出的电源E的路端电压U与电流I的关系图像，图乙是该实验小组的同学通过实验作出的小灯泡L的I－U图像。下列说法中正确的是(

)图10A.电源E的电动势约为3.0VB.电源E的内阻约为12.5ΩC.电源E的路端电压为2.0V时，电源效率约为50%D.将小灯泡L接在电源E两端组成闭合回路，此时小灯泡消耗的功率约为0.23W1.三点关注 (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像变化相对应。 (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。2.两个方法 (1)排除法； (2)函数法。高考题型3电磁感应中的图像问题【例3】

(2021·1月辽宁普通高校招生适应性测试，6)如图11所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度为3L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，t＝0时，线框开始进入磁场。设逆时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流i随时间t变化的图像可能正确的是(

)图11A【拓展训练6】

(多选)(2021·1月广东学业水平选择考适应性测试，10)如图12所示，绝缘的水平面上固定有两条平行的光滑金属导轨，导轨电阻不计，两相同金属棒a、b垂直导轨放置，其右侧矩形区域内存在恒定的匀强磁场，磁场方向竖直向上。现两金属棒分别以初速度2v0和v0同时沿导轨自由运动，先后进入磁场区域。已知a棒离开磁场区域时b棒已经进入磁场区域，则a棒从进入到离开磁场区域的过程中，电流i随时间t的变化图像可能正确的有(

)图12答案

AB【拓展训练7】

(2021·辽宁葫芦岛市高考一模)如图13所示，边长为L的单匝均匀金属线框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通过宽度为D、方向竖直向下的有界匀强磁场，线框的边长L小于有界磁场的宽度D，在整个过程中线框的ab边始终与磁场的边界平行，若以F表示拉力、以Uab表示线框ab两点间的电势差、I表示通过线框的电流(规定沿逆时针方向为正)、P表示拉力的功率，则下列反映这些物理量随时间变化的图像中正确的是(

)B图13（限时：20分钟）ACA.q1和q2带有异种电荷B.x1处的电场强度为零C.负电荷从x1移到x2，电势能减小D.负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大图1解析由图知x1处的电势等于零，空间的电势分布有正有负，所以q1和q2带有异种电荷，A正确；图像的斜率描述该处的电场强度，故x1处电场强度不为零，x2处电场强度大小为零，B错误；负电荷从x1移到x2，由低电势向高电势移动，电场力做正功，电势能减小，故C正确；由图知，负电荷从x1移到x2，电场强度越来越小，故电荷受到的电场力减小，D错误。CA.粒子一定带负电B.粒子在x1与x3两点的加速度相等C.粒子从x1运动到x3，电势能先减小后增大D.粒子释放后将在x轴正方向某一范围内做往复运动图2解析由题图可知，从x1到x2电势逐渐降低，说明电场方向水平向右，粒子从静止开始向右运动，受力与电场强度方向相同，带正电，故A错误；由φ－x图像斜率的绝对值等于电场强度的大小可知，在x1与x3处，切线斜率不同，则电场强度大小不相等，加速度不相等，故B错误；从x1到x3电势先降低后升高，粒子的电势能先减小后增大，故C正确；从原点到x轴正方向任意一点电势差均不为零，电场力对粒子做正功，速度方向一直向右，故D错误。3.如图3甲所示，在某电场中建立x坐标轴，一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，经过A、B、C三点，已知xC－xB＝xB－xA。该电子的电势能Ep随坐标x变化的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是(

)DA.A点电势高于B点电势B.A点的电场强度小于B点的电场强度C.A、B两点电势差大小等于B、C两点电势差大小D.电子经过A点的速率小于经过B点的速率图34.(多选)静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图4所示，x轴正向为电场强度正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷(

)BCA.在x2和x4处电势能相等B.由x1运动到x3的过程中电势能增大C.由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D.由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大图4解析

由题图可知，x1到x4电场强度先变大，再变小，则点电荷受到的电场力先增大后减小，C正确，D错误；点电荷由x1到x3及由x2到x4过程中，电场力做负功，电势能增大，A错误，B正确。5.(多选)(2021·北京海淀区期末练习反馈)图5甲是某实验小组的同学通过实验作出的电源E的路端电压U与电流I的关系图像，图乙是该实验小组的同学通过实验作出的小灯泡L的I－U图像。下列说法中正确的是(

)图5A.电源E的短路电流约为0.24AB.由小灯泡L的I－U图像可知，随灯泡两端电压的增大，灯丝电阻逐渐减小C.将两个完全相同的小灯泡L并联接在电源E两端组成闭合回路，可求得此时每个小灯泡消耗的功率D.将两个完全相同的小灯泡L串联接在电源E两端组成闭合回路，可求得此时每个小灯泡消耗的功率解析图甲中电流为0.24A时，路端电压为1.0V，电源短路时路端电压为0，故A错误；由小灯泡L的I－U图像可知，随灯泡两端电压的增大，灯丝电阻逐渐增大，故B错误；将两个完全相同的小灯泡并联接在电源E两端组成闭合回路，设每盏灯的电流为I，由闭合电路的欧姆定律可得U＝E－2Ir，在乙图中作出此状态电源的I－U图线，与小灯泡的I－U图线交点表示灯泡的实际电流和实际电压，由此可求得此时每个小灯泡消耗的功率，故C正确；将两个完全相同的小灯泡串联接在电源E两端组成闭合回路，设每盏灯的电压为U，由闭合电路的欧姆定律可得2U＝E－Ir，在乙图中作出此状态电源的I－U图线，与小灯泡的I－U图线交点表示灯泡的实际电流和实际电压，由此可求得此时每个小灯泡消耗的功率，故