2025屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測試專題強化練十四電學(xué)圖像問題

專題強化練（十四）電學(xué)圖像問題1．一電子只在靜電力作用下沿x軸正方向運動，其所在位置處的電勢φ隨位置x變化的圖線如圖中拋物線所示，下列說法正確的是(C)A．x1與x3處的電場方向相同B．從x1運動到x2，電場力對電子做正功C．電子在x1處的速率小于在x3處的速率D．電子從x2運動到x3，加速度逐漸減小解析：根據(jù)電勢變化可知，x1處的電場方向沿x軸正方向，x3處的電場方向沿x軸負(fù)方向，A錯誤；從x1運動到x2，電勢降低，電子電勢能增大，故電場力對電子做負(fù)功，B錯誤；電子運動過程中僅電場力做功，故電子電勢能與動能的總和不變，電子在x1處的電勢能大于在x3處的電勢能，故電子在x1處的速率小于在x3處的速率，C正確；由圖線斜率的絕對值變化可知，電子從x2運動到x3，加速度逐漸增大，D錯誤。2．靜電場中某一電場線與x軸重合，電場線上各點的電勢φ在x軸上的分布如圖所示，圖中曲線關(guān)于坐標(biāo)原點O對稱。在x軸上取A、B、C、D四點，A和D、B和C分別關(guān)于O點對稱。下列說法正確的是(C)A．C點的電場強度方向與x軸正方向相反B．C、D兩點的電場強度EC>EDC．試探電荷＋q從A點移到B點，靜電力做正功D．同一試探電荷在B點和C點具有的電勢能相等解析：沿電場線方向電勢逐漸降低，因從A到D電勢一直降低，可知場強方向沿x軸正向，即C點的電場強度方向與x軸正方向相同，A錯誤；因φ－x圖線斜率的絕對值等于場強大小，則C、D兩點的電場強度EC<ED，B錯誤；因電場強度方向沿x軸正向，可知試探電荷＋q從A點移到B點，靜電力做正功，C正確；因B點的電勢高于C點，可知同一試探電荷在B點和C點具有的電勢能不相等，D錯誤。3．(多選)沿電場中某條電場線方向建立x軸，該電場線上各點電場強度E隨x的變化規(guī)律如圖所示，坐標(biāo)軸上的點0、x1、x2和x3分別與x軸上O、A、B、C四點相對應(yīng)，相鄰兩點間距相等。一個帶正電的粒子從O點由靜止釋放，運動到A點的動能為Ek，僅考慮電場力作用，則下列說法正確的是(CD)A．從O點到C點，電勢先升高后降低B．粒子先做勻加速運動，后做變加速運動C．粒子運動到C點時動能大于3EkD．粒子在AB段電勢能減少量大于BC段電勢能減少量解析：由O點到C點，沿電場線方向，電勢一直降低，A錯誤；電場強度大小一直在變化，電場力也就在不斷變化，帶正電的粒子的加速度在不斷變化，是變加速運動，B錯誤；根據(jù)E隨x的變化規(guī)律可知，由A到C電場強度平均值大于OA段電場強度平均值，A到C電場力做功大于2Ek，則粒子運動到C點時動能大于3Ek，C正確；粒子在AB段平均電場力大于BC段平均電場力，則AB段電場力做的功大于BC段電場力做的功，所以在AB段電勢能減少量大于BC段電勢能減少量，D正確。4．如圖所示，O點為兩等量異種點電荷連線的中點，一帶正電的粒子(不計重力)從連線上的A點由靜止釋放。在電場力作用下運動到B點。取A點為坐標(biāo)原點，沿直線向右為x軸正方向。在粒子從A點運動到B點的過程中，下列關(guān)于粒子運動的速度v和加速度a隨時間t的變化，運動徑跡上電勢φ和粒子的電勢能Ep隨位移x的變化圖線可能正確的是(B)解析：根據(jù)等量異種電荷的電場線分布可知，在A到B的運動過程中，電場強度先變小后變大，粒子受到的電場力先變小后變大，則加速度先變小后變大，v－t圖像切線的斜率先變小后變大，故A錯誤，B正確；沿著電場線方向電勢降低，電勢與位移的圖線的斜率表示電場強度，電場強度先變小后變大，所以圖線的斜率先變小后變大，故C錯誤；根據(jù)Ep＝qφ，得eq\f(ΔEp,Δx)＝qeq\f(Δφ,Δx)＝qE，E先變小后變大，所以Ep－x圖像切線的斜率先變小后變大，故D錯誤。5．如圖1所示，矩形導(dǎo)線框abcd固定在變化的磁場中，線框平面與磁場垂直。線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖2所示(規(guī)定電流沿abcd為正)。若規(guī)定垂直于紙面向里為磁場正方向，能夠產(chǎn)生如圖2所示的感應(yīng)電流的磁場為(C)解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S可知恒定的磁場不能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，A、B錯誤；根據(jù)楞次定律，可知垂直于紙面向外的磁場增強，線圈會產(chǎn)生垂直于紙面向里的磁場，即產(chǎn)生沿abcd方向的感應(yīng)電流，又因為磁場均勻變化，所以產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，有I＝eq\f(E,R)，所以線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，同理，垂直于紙面向外的磁場均勻減弱時，線圈中產(chǎn)生沿dcba方向的感應(yīng)電流，C正確；當(dāng)垂直于紙面向里的磁場增強時，根據(jù)楞次定律，可知線圈中會產(chǎn)生沿dcba方向的感應(yīng)電流，D錯誤。6．硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點。如圖所示，圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像，圖線b是某電阻R的U－I圖像。在同等光照強度下，當(dāng)它們組成閉合回路時，下列說法正確的是(B)A．電源的輸出功率P＝U2I2B．電池的內(nèi)阻r＝eq\f(U2－U1,I1)C．電池的效率η＝eq\f(U1,U3)×100%D．硅光電池的內(nèi)阻消耗的熱功率Pr＝U2I1－U1I2解析：根據(jù)題意，由題圖可知，電源的路端電壓為U1，電流為I1，則輸出功率P＝U1I1，故A錯誤；由歐姆定律得U＝E－Ir，當(dāng)I＝0時，E＝U，由a與縱軸的交點讀出電動勢E＝U2，根據(jù)兩圖線交點處的狀態(tài)可知，電阻兩端的電壓為U1，則內(nèi)阻r＝eq\f(E－U1,I1)＝eq\f(U2－U1,I1)，故B正確；根據(jù)題意可知，電池的效率η＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(U1,U2)×100%，故C錯誤；根據(jù)題意可知，內(nèi)阻消耗的功率Pr＝EI－UI＝U2I1－U1I1，故D錯誤。7．甲同學(xué)在用電流表和電壓表測量一節(jié)鋰電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，實驗電路如圖甲所示，電路中定值電阻R0的阻值為4Ω。請回答下列問題：(1)測得下列五組數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖乙上畫出U－I圖像。U/V2.402.001.601.200.80I/A0.080.160.240.270.40(2)根據(jù)U－I圖像，求出該電池電動勢E＝________V，內(nèi)阻為r＝________Ω。(結(jié)果均保留1位小數(shù))(3)乙同學(xué)在用相同的電路和元件測量另一塊電池時，在實驗中多連接了一根導(dǎo)線，如圖丙中的虛線所示(圖丙中A、B、C、D為滑動變阻器的四個接線柱，虛線連到C點)。由電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I畫出U－I圖線如圖丁所示。乙同學(xué)分析了圖像出現(xiàn)異常的原因后，認(rèn)為由圖丁也可以達到實驗?zāi)康?，則由圖丁可得電源的電動勢E＝________V，r＝________Ω。(結(jié)果均保留1位小數(shù))解析：(1)作出圖像如圖所示。(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得U＝E－(r＋R0)·I，U－I圖像中圖線的縱截距表示電源電動勢，斜率的大小表示等效內(nèi)阻，則有E＝2.8V，r＝eq\f(2.8－0.5,0.46)Ω－4Ω≈1.0Ω。(3)實驗中多連接了一根導(dǎo)線，滑動變阻器的左、右兩部分電阻并聯(lián)后串聯(lián)在干路中，電壓表的測量值等于滑動變阻器左、右兩部分并聯(lián)后的電壓，電流表測量R右的電流；當(dāng)電壓表的讀數(shù)為2.0V時，滑動變阻器左、右兩部分的電流相等，總電流為0.2A，由U＝E－I(R0＋r)得2.0V＝E－0.2A×(4Ω＋r)，當(dāng)電壓表讀數(shù)為1.8V時，滑動變阻器左、右兩部分電流分別為0.06A和0.18A，由U＝E－I(R0＋r)得1.8V＝E－(0.06A＋0.18A)×(4Ω＋r)，解得E＝3.0V，r＝1.0Ω。答案：(1)見解析圖(2)2.81.0(3)3.01.08．某同學(xué)設(shè)計了圖甲所示的實驗電路，電路中各個器材元件的參數(shù)為：電池組(E約為6V，r約為3Ω)、電流表(量程0～2.0A，內(nèi)阻RA＝0.8Ω)、電阻箱R1(0～99.9Ω)、滑動變阻器R2、開關(guān)三個及導(dǎo)線若干。他認(rèn)為該電路可以用來測電源的電動勢、內(nèi)阻和R2接入電路的阻值。(1)先利用該電路測R2接入電路的阻值。他的主要操作步驟是：先將滑動變阻器滑片調(diào)到某位置，接著閉合S2、S，斷開S1，讀出電流表的示數(shù)I；再閉合S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值為3.6Ω時，電流表的示數(shù)也為I，則此時滑動變阻器接入電路的阻值為________Ω。(2)接著利用該電路測電源電動勢和內(nèi)阻。①他的實驗步驟如下：A．在閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)R1或R2至________(選填“最大值”或“最小值”)，之后閉合開關(guān)S，再閉合________(選填“S1”或“S2”)；B．調(diào)節(jié)電阻R1或R2，得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù)；C．?dāng)嚅_開關(guān)，整理實驗儀器。②圖乙是他根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的eq\f(1,I)－R圖像，電源電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。解析：(1)用等值替代法可測出R2接入電路的阻值，電阻箱的示數(shù)等于接入電路的阻值為3.6Ω。(2)①要用電阻箱與電流表結(jié)合測量電動勢與內(nèi)阻，則要改變電阻箱的值，在閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)電阻R1至最大值，之后閉合開關(guān)S，再閉合S1。②由閉合電路