北京市2026届高三物理一模备考限时训练（十六）图像题

北京市2026届高三物理一模备考限时训练（十六） 图像题 一、平抛运动相关知识点考查 1、测量曲线运动物体的瞬时速度往往比较困难。假设小球受到的空气阻力与其速度大小成正比，为测量水平抛出的塑料球的落地速度，研究性学习小组进行了以下实验。 ①如图甲，在某一高度处释放塑料球，使之在空气中竖直下落。塑料球速度逐渐增加，最终达到最大速度，测量并记录。 ②如图乙，用重锤线悬挂在桌边确定竖直方向，将塑料球和一半径相同的钢球并排用一平板从桌边以相同的速度同时水平推出； ③用频闪仪记录塑料球和钢球在空中的一系列位置，同时测量塑料球下落时间t； ④如图丙，在得到的频闪照片中分别作出x轴和y轴，测量并记录两小球水平位移、，竖直位移。已知重力加速度g。 关于本实验，下列说法正确的是（　　） A．实验中还需要用天平测量出塑料球的质量 B．仅用g、t、、即可表示塑料球落地时的竖直速度 C．塑料球和钢球落地时的速度大小可能相等 D．塑料球和钢球在空中运动的时间可能相等 【答案】B 二、圆周运动相关知识点考查 2、如图1所示，长为R且不可伸长的轻绳一端固定在O点，另一端系一小球，使小球在竖直面内做圆周运动。由于阻力的影响，小球每次通过最高点时速度大小不同。测量小球经过最高点时速度的大小v、绳子拉力的大小F，作出F与的关系图线如图2所示。下列说法中正确的是（　　） A．根据图线可以得出小球的质量 B．根据图线可以得出重力加速度 C．绳长不变，用质量更小的球做实验，得到的图线斜率更大 D．用更长的绳做实验，得到的图线与横轴交点的位置不变 【答案】A 3、如图甲所示，轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，可在竖直平面内自由转动。现使小球在竖直平面内他圆周运动，到达某一位置开始计时，取水平向右为正方向，小球的水平分速度vx随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．t1时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积相等 B．t2时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积不相等 C．t1时刻，杆中弹力一定最小 D．在小球做一次完整圆周动的过程中，杆中弹力不可能两次为零 【答案】A 三、万有引力定律相关知识点考查 4、科幻电影曾出现太空梯的场景。如图甲所示，设想在赤道上建造一个始终与地表垂直的太空梯，航天员可通过梯舱P缓慢地到达太空中某一位置，设该位置距地心的距离为r，地球半径为。图乙中曲线A为地球引力对航天员产生的加速度大小随r变化的图线；直线B为航天员的向心加速度大小随r变化的图线。下列说法正确的是（　　） A．航天员在R处的速度等于地球的第一宇宙速度 B．乙图中的小于地球同步卫星的轨道半径 C．航天员在位置时处于完全失重状态 D．在小于的范围内，航天员越接近的位置对梯舱的压力越大 【答案】C 5、某行星外围有一圈厚度为d的光带，简化为如图甲所示模型，R为该行星除光带以外的半径．现不知光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，当光带上的点绕行星中心的运动速度v，与它到行星中心的距离r，满足下列哪个选项表示的图像关系时，才能确定该光带是卫星群（　　） A．B．C．D． 【答案】D 四、动能定理应用相关问题考查 6、如图甲所示，一物块以一定的初速度冲上倾角为的固定斜面，物块在斜面上运动的过程中，其动能与运动路程的关系如图乙所示。已知物块所受的摩擦力大小恒定，取。下列说法正确的是 A．物块质量为 B．物块所受摩擦力大小为 C．过程中，物块克服摩擦力做功为 D．过程中与过程中物块所受合力之比为 【答案】A 7、质量为m的同学原地跳绳时，上下运动，其上下运动过程中速度大小v随时间t的变化图像如图所示。重力加速度为g。则 A．0~内，该同学的最大速度约为 B．0~内，该同学上升的最大高度约为 C．该同学克服重力做功的平均功率约为 D．每跳一次，地面对该同学所做的功约为 【答案】C 8、一滑块从固定光滑斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑的过程中，滑块的动能与运动时间、下滑高度、运动位移之间的关系图像如图所示，其中正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 9、质量为的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x轴运动，出发位置为。拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，重力加速度大小取。求： （1）物体在位置时，拉力的大小F； （2）物体在位置时，拉力的功率P； （3）物体从运动到过程中，速度的最大值。 【答案】（1）6N；（2）；（3） 五、能量守恒定律与功能关系相关问题考查 10、一滑块从固定光滑斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑的过程中，滑块的动能Ek、势能Ep与运动时间t、位移x之间的关系图像如图所示，以地面为零势能面，其中正确的是 A． B．C． D． 【答案】B 11、如图甲所示，物体以一定初速度从倾角的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为。选择地面为参考平面，上升过程中，物体的机械能随高度h的变化如图乙所示。;，，。则 A．物体的质量 B．物体与斜面间的动摩擦因数 C．物体上升过程的加速度大小 D．物体回到斜面底端时的动能 【答案】B 12、如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的小球从A点自由下落，至B点时开始压缩弹簧，小球下落的最低位置为C点。以B点为坐标原点O，沿竖直向下建立x轴，小球从B到C过程中的加速度一位移图像如图乙所示，重力加速度为g。在小球从B运动到C的过程中，下列说法正确的是 A．小球在B点时的速度最大 B．小球在C点时所受的弹力大于 C．图像与x轴所包围的两部分面积大小相等 D．小球的动能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大 【答案】B 13、在大型物流货场，广泛的应用着传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将m=1kg的货物放在传送带上的A处，经过1.2s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图象如图乙所示，已知重力加速度g=10m/s2。由v﹣t图可知 A．货物与传送带的摩擦因数为0.5 B．A、B两点的距离为2.4m C．货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功为-11.2J D．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为19.2J 【答案】AC 六、动量与能量相关知识点考查 14、研究蹦极运动时，在运动员身上装好传感器，用于测量他在不同时刻下落的高度及速度。运动员身系弹性绳，从蹦极台无初速度下落，根据某次传感器测到的数据，得到如图所示的速度—位移图像。忽略空气阻力，根据图像可知（） A．弹性绳的原长为15m B．0~15m下落过程中，运动员重力势能的减少量大于动能的增加量 C．15~27m下落过程中，运动员受合力先减小后增大 D．0~27m下落过程中，运动员重力冲量大于弹性绳弹力冲量 【答案】B 15、如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为和的两物块相连接，并且静止在光滑的水平桌面上。现使m1瞬时获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时零点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，以下说法正确的是（） A．两物块的质量之比为 B．在时刻和时刻弹簧的弹性势能均达到最大值 C．时间内，弹簧的长度大于原长 D．时间内，弹簧的弹力逐渐减小 【答案】B 16、带电粒子碰撞实验中，t=0时粒子A静止，粒子B以一定的初速度向A运动。两粒子的v-t图像如图所示，仅考虑静电力的作用，且A、B未接触。则（） A．粒子B在0~t₃时间内动能一直减小 B．两粒子在t₁时刻的电势能最大 C．粒子A的质量小于粒子B的质量 D．粒子A在t₂时刻的加速度最大 【答案】B 17、运动的合成与分解是物理中重要的思想方法，可以把复杂的、不熟悉的运动转化成简单的、熟悉的运动模型。 （1）如图1所示，一质点做匀速圆周运动，其到圆心的连线与x轴的夹角为θ，从运动学的角度证明：其在x轴方向的投影为简谐振动； （2）根据运动的独立性，向心力在水平方向的分力相当于物体做简谐运动的回复力，请推导质量为m、劲度系数为k的弹簧振子做简谐振动的周期； （3）弹簧振子质量为m，劲度系数为k，振幅为A，在图2中作出振子在一个周期内的动量p随着位移x的变化图像。 【答案】见解析； 【解析】（1）设圆周运动的角速度为ω，与圆心的连线与x轴的夹角为θ，在x轴方向的投影有，满足正余弦函数的形式，因此是简谐振动； （2）物体做圆周运动的向心力为 其投影所对应的简谐运动的回复力为 即，解得 （3）设简谐振动对应的匀速圆周运动的运动速度为v0，当位移为x时，有 简谐振动的速度，所以 根据可得，，其中 所以振子在一个周期内的动量p随着位移x的变化图像，如图所示 七、静电场相关问题考查 18、一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内A（0，10）、B（10，0）、C（10，10）三点的位置如图所示，已知平面内的各点电势分别为、φA=12V、φB=16V。下列说法不正确的是（） A．电势沿直线OC均匀变化 B．C点的电势为28V C．电子在A点的电势能比在B点的低4eV D．电子从B点运动到C点，电场力做功为12eV 【答案】C 19、如图甲所示，A、B是某点电荷电场中一条电场线上的两点，一个电子仅在静电力的作用下从A点运动到B点的图像如图乙所示。下列说法正确的是（） A．该点电荷为正电荷 B．电子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力 C．A点的电势高于B点的电势 D．电子在A点的电势能大于在B点的电势能 【答案】D 20、空间内有一与纸面平行的匀强电场，为研究该电场，在纸面内建立直角坐标系。规定坐标原点的电势为0，测得x轴和y轴上各点的电势如图1、2所示。下列说法正确的是（） A．电场强度的大小为160V/m B．电场强度的方向与x轴负方向夹角的正切值为 C．点（10cm，10cm）处的电势为20V D．纸面内距离坐标原点10cm的各点电势最高为20V 【答案】D 21、如图甲所示，一条电场线与Ox轴重合，取O点电势为零，Ox方向上各点的电势随x变化的情况如图乙所示，若在O点由静止释放一电子，电子仅在电场力的作用下运动，下列说法正确的是（） A．电子的电势能将增大 B．电子沿Ox的负方向运动 C．电子运动的速度先增大后减小 D．电子运动的加速度先增大后减小 【答案】D 22、如图所示，正电荷Q均匀分布在半径为r的金属球面上，沿x轴上各点的电场强度大小和电势分别用E和表示。选取无穷远处电势为零，正确的是（） A．B．C．D． 【答案】C 八、洛仑兹力相关知识点考查 23、一个电子以某速度从a点出发，通过两个方向垂直纸面的有界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ到达b点，路径如图所示，电子在每个区域内的轨迹都是半圆。下列说法正确的是（） A．两个磁场的方向相同 B．电子在区域Ⅰ中运动的时间较长 C．电子以相同的速度大小从b点反向出发可返回a点 D．质子以与电子大小相同的动量从b点反向出发可到达a点 【答案】D 24、我国的东方超环（EAST）是研究可控核聚变反应的超大型科学实验装置。该装置需要将高速运动的离子变成中性粒子，没有被中性化的离子对实验装置有很大的破坏作用，因此需要利用“偏转系统”将其从粒子束中剥离出来。“偏转系统”的原理简图如图1所示，包含中性粒子和带电离子的混合粒子进入由一对平行带电极板构成的匀强电场区域，混合粒子进入电场时速度方向与极板平行，极板右侧存在匀强磁场区域。离子在电场磁场区域发生偏转，中性粒子继续沿原方向运动，到达接收器。已知离子带正电、电荷量为q，质量为m，速度为v，两极板间距为d。离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑粒子间的相互作用。 （1）两极板间不加电压，只利用磁场使离子发生偏转，若恰好所有离子均被图1中的吞噬板吞噬，求磁场的磁感应强度的大小B。 （2）以下极板左端点为坐标原点建立坐标系，沿板建立x轴，垂直板建立y轴，如图1所示。假设离子在混合粒子束中是均匀分布的，单位时间内通过y轴单位长度进入电场的离子数为n。在两极板间加电压U，恰好所有离子均被吸附在下极板。 a．求极板的长度L，并分析落在x轴上坐标为范围内的离子，进入电场时通过y轴的坐标范围。 b．离子落在极板上的数量分布呈现一定的规律，若单位时间内落在下极板x位置附近单位长度上的离子数量为，求随x变化的规律，在图2中作出图像，说明图线与横轴所围面积的物理意义。（若远小于x，则）（） 【答案】（1）；（2）a．，；b．见解析 【解析】（1）离子恰好被全部吞噬时，离子的运动半径 由洛伦兹力提供向心力，得 （2）a．离子恰好全部落在下极板，则从上极板边缘进入电场中的离子沿板方向做匀速直线运动有 离子受到电场力，根据牛顿第二定律有 垂直板方向做匀变速直线运动有，得 落在下极板位置的离子，在电场中的运动时间，进入电场时的纵坐标 同理，落在下极板位置的离子，进入电场时纵坐标 离子从，区间进入电场。 b．单位时间从范围内进入电场的离子，落在区间， 由离子数量相等有，得，图像如图所示，图线下的面积代表单位时间内落在下极板的离子数。 九、带电粒子在复合场中运动问题相关考查 25、空间同时存在匀强电场和匀强磁场。匀强电场的方向沿y轴正方向，场强大小为E；磁场方向垂直纸面向外。质量为m、电荷量为＋q的粒子（重力不计）从坐标原点O由静止释放，释放后，粒子恰能沿图中的曲线运动。已知该曲线的最高点P的纵坐标为h，曲线在P点附近的一小部分，可以看做是半径为2h的圆周上的一小段圆弧，则（） A．粒子在y轴方向做匀加速运动 B．粒子在最高点P的速度大小为 C．磁场的磁感应强度大小为 D．粒子经过时间运动到最高点 【答案】C 26、霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。 （1）求电场强度的大小E； （2）若电子入射速度为，求运动到速度为时位置的纵坐标y1； （3）若电子入射速度在0<v<v0范围内均匀分布，求能到达纵坐标位置的电子数N占总电子数N0的百分比。 【答案】（1）v0B；（2）；（3）90% 十、直流电路相关考查 27、在电喷汽车的进气管道中，广泛地使用着一种叫“电热丝式”空气流量传感器的部件，其核心部分是一种用特殊合金材料制作的电热丝．如图所示，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻两端的电压就变得越高；反之，电压就越低．这样，管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号，便于汽车内的电脑系统实现自动控制．如果将这种电热丝放在实验室中测量，得到的伏安特性曲线可能是（） A． B． C． D． 【答案】C 28、如图所示的U-I图像中，直线a表示某电源的路端电压U与电流I的关系，直线b、c分别表示电阻R1、R2的电压U与电流I的关系。下列说法正确的是（） A．电阻R1、R2的阻值之比为4:3 B．该电源的电动势为6V，内阻为3Ω C．只将R1与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为6W D．只将R2与该电源组成闭合电路时，内、外电路消耗的电功率之比为1:1 【答案】D 29、某小组的同学用数字电压表和电阻箱探究某光伏电池的特性。他们通过查阅资料知道，光伏电池在特定光照条件下的伏安特性曲线如图所示，则他们得到的U-R图像可能是下图中的（） A．B．C．D． 【答案】B 30、如图1所示，是电阻箱，是定值电阻。闭合开关S，改变的阻值，两理想电压表、的示数与关系图像如图2所示，已知图线①和②为相互平行的直线。下列说法正确的是（） A．图线①表示示数与的对应关系 B．中的电流随的增大而减小 C．两端的电压随的增大而增大 D．供电设备输出的总功率随的增大而增大 【答案】D 十一、电磁感应相关知识点考查 31、如图甲所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个体积很小的磁铁，在小磁铁正下方桌面上放置一个闭合铜制线圈。将小磁铁从初始静止的位置向下拉到某一位置后放开，小磁铁将做阻尼振动，位移x随时间t变化的示意图如图乙所示（初始静止位置为原点，向上为正方向，经t0时间，可认为振幅A衰减到0）。不计空气阻力，下列说法正确的是（） A．x＞0的那些时刻线圈对桌面的压力小于线圈的重力 B．x=0的那些时刻线圈中没有感应电流 C．更换电阻率更大的线圈，振幅A会更快地衰减到零 D．增加线圈的匝数，t0会减小，线圈产生的内能不变 【答案】D 32、如图1所示，100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与一个R=40的电阻相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量按图2所示规律变化。已知线圈的电阻是10，则（） A．线圈内感应电流的磁场方向为指向纸外 B．A点电势比B点电势高 C．A、B两点间的电势差为20V D．0.2s内电路产生的电能为1.6J 【答案】D 33、如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。规定磁场竖直向上为正，导体环中电流沿顺时针方向（俯视）为正，导体环中感应电流随时间变化的图像正确的是（） A．B．C．D． 【答案】D 34、在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一金属圆环。规定磁场的正方向和金属圆环中电流的正方向如图甲所示。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是（） A． B． C． D． 【答案】A 35、矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示。时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，在0~4s时间内，流过导线框的电流（规定顺时针方向为正方向）与导线框ad边所受安培力随时间变化的图像（规定以向左为安培力正方向）可能是下图中的（） A．B．C．D． 【答案】AD 36、如图所示，两条光滑金属导轨平行固定在斜面上，导轨所在区域存在垂直于斜面向上的匀强磁场，导轨上端连接电阻R，t=0时，导体棒由静止开始沿导轨下滑，下滑过程中导体棒与导轨接触良好，且方向始终与斜面底边平行。导体棒在下滑过程中，流过导体棒的电流为i，产生的感应电动势为E，电阻R消耗的电功率为P，穿过导体棒与金属导轨和电阻R围成的线框的磁通量为，关于i、、E、P随时间t变化的关系图像可能正确的是（） A． B． C． D． 【答案】A 37、如图所示，MN和PQ是竖直放置的两根平行光滑金属导轨，导轨足够长且电阻不计，MP间接有一定值电阻R，电阻为r的金属杆cd保持与导轨垂直且接触良好。杆cd由静止开始下落并开始计时，杆cd两端的电压U、杆cd所受安培力的大小F随时间t变化的图像，以及通过杆cd的电流I、杆cd加速度的大小a随杆的速率v变化的图像，合理的是（） A． B． C． D． 【答案】D 38、如图所示，两根足够长的平行金属导轨位于水平的xOy平面内，导轨与x轴平行，左端接有电阻R。在x>0的一侧存在竖直向下的磁场，磁感应强度B随空间均匀变化，满足B=B0+kx（k>0且为定值）。一金属杆与导轨垂直放置，且接触良好，在外力作用下沿x轴正方向匀速运动。t=0时金属杆位于x=0处，不计导轨和金属杆的电阻。图2中关于金属杆两端的电压U和所受安培力F大小的图像正确的是（） A． B． C． D． 【答案】B 39、如图所示，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I表示通过线框的电流（规定逆时针为正）、F表示拉力、P表示拉力的功率、表示线框ab两点间的电势差，则下列反映这些物理量随时间变化的图像中正确的是（） A． B． C． D． 【答案】C 40、如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在竖直高度为2L的某矩形区域内（宽度足够大），该区域的上下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域．已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动（以此时开始计时），以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是（） A． B． C． D． 【答案】D 41、如图1所示，边长为l、总电阻为R的正方形导线框，以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的宽度为的匀强磁场区域，磁感应强度为B。 （1）求边刚进入磁场时，线框中产生的电动势E； （2）求边刚进入磁场时，线框受到的安培力的大小F； （3）以顺时针方向为电流的正方向，由线框在图示位置的时刻开始计时，在图2中画出线框中的电流随时间变化的图像，并求线框穿过磁场区域的全过程产生的电能。 【答案】（1）；（2）；（3）图见解析， 【解析】（1）边刚进入磁场时，线框中产生的电动势 （2）边刚进入磁场时，线框中的电流 线框受到的安培力，联立解得 （3）线框中的电流随时间变化的图像见答图 线框穿过磁场区域的全过程产生的电能，其中，得 42、电磁感应现象的发现，标志着人类步入了电气化时代。感应电动势一般分为动生电动势和感生电动势两种。 （1）如图1所示，一根长为L=0.4m的导体棒在磁感应强度B=2.0T的匀强磁场中绕其一端以角速度ω=10rad/s垂直于磁场的平面内匀速转动，求ab两端产生的感应电动势E； （2）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。简要说明：导体棒匀速转动时产生电动势的非静电力是什么力？是如何实现能量转化的？ （3）如图2甲所示，在半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图2乙所示。依据麦克斯韦电磁场理论，在与磁场区同心的圆周上产生大小不变的感生电场。 a.请推导半径r（r＞R）对应圆周所在处的感生电场强度E的大小；并在图3所示的坐标系中画出感生电场强度E随半径r变化的图像。 b.电子感应加速器是感生电场存在的直接证据。它主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成，如图4所示（甲为侧视图，乙为真空室俯视图）。随着电磁铁线圈中电流大小、方向的变化，穿过电子轨道的磁通量随之发生改变，从而产生使电子加速的感生电场。设被加速的电子被“约束”在半径为r的圆周上运动，圆周区域内的平均磁感应强度为，电子轨道处的磁感应强度为。求：为维持电子在恒定轨道上加速，电子轨道处的磁感应强度与轨道内平均磁感应强度的比值。 【答案】（1）；（2）见解析，其它形式的能转化为电势能；（3）见解析；（4） 【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律，其中，，可得，E=1.6V （2）如答图1所示，对于距离圆心O为x的某一个电子（设电荷量为e）， 因随导体棒转动而具有切向速度v1，，所受洛伦兹力的大小为，方向指向圆心O。 作用结果使正负电荷分别在导体棒边缘和圆盘中心积累，从而产生电动势，故为非静电力。 电子因受到作用而具有径向速度v2，此速度对应的洛仑兹力为，与v1反向，的宏观效果即为阻碍导体棒转动的安培力。外力通过克服安培力做功，将其它形式的能转化为电势能。 （3）a.根据法拉第电磁感应定律，感应电场强度 感生电场E随半径r变化的图像如答图2所示。 b.维持电子在恒定的轨道上加速必须满足： 切线方向列牛顿第二定律方程，由，得 半径方向列牛顿第二定律方程，得 上式对时间求变化率，得，联立可得，即 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市2026届高三物理一模备考限时训练（十六） 图像题 一、平抛运动相关知识点考查 1、测量曲线运动物体的瞬时速度往往比较困难。假设小球受到的空气阻力与其速度大小成正比，为测量水平抛出的塑料球的落地速度，研究性学习小组进行了以下实验。 ①如图甲，在某一高度处释放塑料球，使之在空气中竖直下落。塑料球速度逐渐增加，最终达到最大速度，测量并记录。 ②如图乙，用重锤线悬挂在桌边确定竖直方向，将塑料球和一半径相同的钢球并排用一平板从桌边以相同的速度同时水平推出； ③用频闪仪记录塑料球和钢球在空中的一系列位置，同时测量塑料球下落时间t； ④如图丙，在得到的频闪照片中分别作出x轴和y轴，测量并记录两小球水平位移、，竖直位移。已知重力加速度g。 关于本实验，下列说法正确的是（　　） A．实验中还需要用天平测量出塑料球的质量 B．仅用g、t、、即可表示塑料球落地时的竖直速度 C．塑料球和钢球落地时的速度大小可能相等 D．塑料球和钢球在空中运动的时间可能相等 二、圆周运动相关知识点考查 2、如图1所示，长为R且不可伸长的轻绳一端固定在O点，另一端系一小球，使小球在竖直面内做圆周运动。由于阻力的影响，小球每次通过最高点时速度大小不同。测量小球经过最高点时速度的大小v、绳子拉力的大小F，作出F与的关系图线如图2所示。下列说法中正确的是（　　） A．根据图线可以得出小球的质量 B．根据图线可以得出重力加速度 C．绳长不变，用质量更小的球做实验，得到的图线斜率更大 D．用更长的绳做实验，得到的图线与横轴交点的位置不变 3、如图甲所示，轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，可在竖直平面内自由转动。现使小球在竖直平面内他圆周运动，到达某一位置开始计时，取水平向右为正方向，小球的水平分速度vx随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．t1时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积相等 B．t2时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积不相等 C．t1时刻，杆中弹力一定最小 D．在小球做一次完整圆周动的过程中，杆中弹力不可能两次为零 三、万有引力定律相关知识点考查 4、科幻电影曾出现太空梯的场景。如图甲所示，设想在赤道上建造一个始终与地表垂直的太空梯，航天员可通过梯舱P缓慢地到达太空中某一位置，设该位置距地心的距离为r，地球半径为。图乙中曲线A为地球引力对航天员产生的加速度大小随r变化的图线；直线B为航天员的向心加速度大小随r变化的图线。下列说法正确的是（　　） A．航天员在R处的速度等于地球的第一宇宙速度 B．乙图中的小于地球同步卫星的轨道半径 C．航天员在位置时处于完全失重状态 D．在小于的范围内，航天员越接近的位置对梯舱的压力越大 5、某行星外围有一圈厚度为d的光带，简化为如图甲所示模型，R为该行星除光带以外的半径．现不知光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，当光带上的点绕行星中心的运动速度v，与它到行星中心的距离r，满足下列哪个选项表示的图像关系时，才能确定该光带是卫星群（　　） A．B．C．D． 四、动能定理应用相关问题考查 6、如图甲所示，一物块以一定的初速度冲上倾角为的固定斜面，物块在斜面上运动的过程中，其动能与运动路程的关系如图乙所示。已知物块所受的摩擦力大小恒定，取。下列说法正确的是 A．物块质量为 B．物块所受摩擦力大小为 C．过程中，物块克服摩擦力做功为 D．过程中与过程中物块所受合力之比为 7、质量为m的同学原地跳绳时，上下运动，其上下运动过程中速度大小v随时间t的变化图像如图所示。重力加速度为g。则 A．0~内，该同学的最大速度约为 B．0~内，该同学上升的最大高度约为 C．该同学克服重力做功的平均功率约为 D．每跳一次，地面对该同学所做的功约为 8、一滑块从固定光滑斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑的过程中，滑块的动能与运动时间、下滑高度、运动位移之间的关系图像如图所示，其中正确的是 A． B． C． D． 9、质量为的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x轴运动，出发位置为。拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，重力加速度大小取。求： （1）物体在位置时，拉力的大小F； （2）物体在位置时，拉力的功率P； （3）物体从运动到过程中，速度的最大值。 五、能量守恒定律与功能关系相关问题考查 10、一滑块从固定光滑斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑的过程中，滑块的动能Ek、势能Ep与运动时间t、位移x之间的关系图像如图所示，以地面为零势能面，其中正确的是 A． B．C． D． 11、如图甲所示，物体以一定初速度从倾角的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为。选择地面为参考平面，上升过程中，物体的机械能随高度h的变化如图乙所示。;，，。则 A．物体的质量 B．物体与斜面间的动摩擦因数 C．物体上升过程的加速度大小 D．物体回到斜面底端时的动能 12、如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的小球从A点自由下落，至B点时开始压缩弹簧，小球下落的最低位置为C点。以B点为坐标原点O，沿竖直向下建立x轴，小球从B到C过程中的加速度一位移图像如图乙所示，重力加速度为g。在小球从B运动到C的过程中，下列说法正确的是 A．小球在B点时的速度最大 B．小球在C点时所受的弹力大于 C．图像与x轴所包围的两部分面积大小相等 D．小球的动能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大 13、在大型物流货场，广泛的应用着传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将m=1kg的货物放在传送带上的A处，经过1.2s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图象如图乙所示，已知重力加速度g=10m/s2。由v﹣t图可知 A．货物与传送带的摩擦因数为0.5 B．A、B两点的距离为2.4m C．货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功为-11.2J D．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为19.2J 六、动量与能量相关知识点考查 14、研究蹦极运动时，在运动员身上装好传感器，用于测量他在不同时刻下落的高度及速度。运动员身系弹性绳，从蹦极台无初速度下落，根据某次传感器测到的数据，得到如图所示的速度—位移图像。忽略空气阻力，根据图像可知（） A．弹性绳的原长为15m B．0~15m下落过程中，运动员重力势能的减少量大于动能的增加量 C．15~27m下落过程中，运动员受合力先减小后增大 D．0~27m下落过程中，运动员重力冲量大于弹性绳弹力冲量 15、如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为和的两物块相连接，并且静止在光滑的水平桌面上。现使m1瞬时获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时零点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，以下说法正确的是（） A．两物块的质量之比为 B．在时刻和时刻弹簧的弹性势能均达到最大值 C．时间内，弹簧的长度大于原长 D．时间内，弹簧的弹力逐渐减小 16、带电粒子碰撞实验中，t=0时粒子A静止，粒子B以一定的初速度向A运动。两粒子的v-t图像如图所示，仅考虑静电力的作用，且A、B未接触。则（） A．粒子B在0~t₃时间内动能一直减小 B．两粒子在t₁时刻的电势能最大 C．粒子A的质量小于粒子B的质量 D．粒子A在t₂时刻的加速度最大 17、运动的合成与分解是物理中重要的思想方法，可以把复杂的、不熟悉的运动转化成简单的、熟悉的运动模型。 （1）如图1所示，一质点做匀速圆周运动，其到圆心的连线与x轴的夹角为θ，从运动学的角度证明：其在x轴方向的投影为简谐振动； （2）根据运动的独立性，向心力在水平方向的分力相当于物体做简谐运动的回复力，请推导质量为m、劲度系数为k的弹簧振子做简谐振动的周期； （3）弹簧振子质量为m，劲度系数为k，振幅为A，在图2中作出振子在一个周期内的动量p随着位移x的变化图像。 七、静电场相关问题考查 18、一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内A（0，10）、B（10，0）、C（10，10）三点的位置如图所示，已知平面内的各点电势分别为、φA=12V、φB=16V。下列说法不正确的是（） A．电势沿直线OC均匀变化 B．C点的电势为28V C．电子在A点的电势能比在B点的低4eV D．电子从B点运动到C点，电场力做功为12eV 19、如图甲所示，A、B是某点电荷电场中一条电场线上的两点，一个电子仅在静电力的作用下从A点运动到B点的图像如图乙所示。下列说法正确的是（） A．该点电荷为正电荷 B．电子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力 C．A点的电势高于B点的电势 D．电子在A点的电势能大于在B点的电势能 20、空间内有一与纸面平行的匀强电场，为研究该电场，在纸面内建立直角坐标系。规定坐标原点的电势为0，测得x轴和y轴上各点的电势如图1、2所示。下列说法正确的是（） A．电场强度的大小为160V/m B．电场强度的方向与x轴负方向夹角的正切值为 C．点（10cm，10cm）处的电势为20V D．纸面内距离坐标原点10cm的各点电势最高为20V 21、如图甲所示，一条电场线与Ox轴重合，取O点电势为零，Ox方向上各点的电势随x变化的情况如图乙所示，若在O点由静止释放一电子，电子仅在电场力的作用下运动，下列说法正确的是（） A．电子的电势能将增大 B．电子沿Ox的负方向运动 C．电子运动的速度先增大后减小 D．电子运动的加速度先增大后减小 22、如图所示，正电荷Q均匀分布在半径为r的金属球面上，沿x轴上各点的电场强度大小和电势分别用E和表示。选取无穷远处电势为零，正确的是（） A．B．C．D． 八、洛仑兹力相关知识点考查 23、一个电子以某速度从a点出发，通过两个方向垂直纸面的有界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ到达b点，路径如图所示，电子在每个区域内的轨迹都是半圆。下列说法正确的是（） A．两个磁场的方向相同 B．电子在区域Ⅰ中运动的时间较长 C．电子以相同的速度大小从b点反向出发可返回a点 D．质子以与电子大小相同的动量从b点反向出发可到达a点 24、我国的东方超环（EAST）是研究可控核聚变反应的超大型科学实验装置。该装置需要将高速运动的离子变成中性粒子，没有被中性化的离子对实验装置有很大的破坏作用，因此需要利用“偏转系统”将其从粒子束中剥离出来。“偏转系统”的原理简图如图1所示，包含中性粒子和带电离子的混合粒子进入由一对平行带电极板构成的匀强电场区域，混合粒子进入电场时速度方向与极板平行，极板右侧存在匀强磁场区域。离子在电场磁场区域发生偏转，中性粒子继续沿原方向运动，到达接收器。已知离子带正电、电荷量为q，质量为m，速度为v，两极板间距为d。离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑粒子间的相互作用。 （1）两极板间不加电压，只利用磁场使离子发生偏转，若恰好所有离子均被图1中的吞噬板吞噬，求磁场的磁感应强度的大小B。 （2）以下极板左端点为坐标原点建立坐标系，沿板建立x轴，垂直板建立y轴，如图1所示。假设离子在混合粒子束中是均匀分布的，单位时间内通过y轴单位长度进入电场的离子数为n。在两极板间加电压U，恰好所有离子均被吸附在下极板。 a．求极板的长度L，并分析落在x轴上坐标为范围内的离子，进入电场时通过y轴的坐标范围。 b．离子落在极板上的数量分布呈现一定的规律，若单位时间内落在下极板x位置附近单位长度上的离子数量为，求随x变化的规律，在图2中作出图像，说明图线与横轴所围面积的物理意义。（若远小于x，则）（） 九、带电粒子在复合场中运动问题相关考查 25、空间同时存在匀强电场和匀强磁场。匀强电场的方向沿y轴正方向，场强大小为E；磁场方向垂直纸面向外。质量为m、电荷量为＋q的粒子（重力不计）从坐标原点O由静止释放，释放后，粒子恰能沿图中的曲线运动。已知该曲线的最高点P的纵坐标为h，曲线在P点附近的一小部分，可以看做是半径为2h的圆周上的一小段圆弧，则（） A．粒子在y轴方向做匀加速运动 B．粒子在最高点P的速度大小为 C．磁场的磁感应强度大小为 D．粒子经过时间运动到最高点 26、霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。 （1）求电场强度的大小E； （2）若电子入射速度为，求运动到速度为时位置的纵坐标y1； （3）若电子入射速度在0<v<v0范围内均匀分布，求能到达纵坐标位置的电子数N占总电子数N0的百分比。 十、直流电路相关考查 27、在电喷汽车的进气管道中，广泛地使用着一种叫“电热丝式”空气流量传感器的部件，其核心部分是一种用特殊合金材料制作的电热丝．如图所示，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻两端的电压就变得越高；反之，电压就越低．这样，管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号，便于汽车内的电脑系统实现自动控制．如果将这种电热丝放在实验室中测量，得到的伏安特性曲线可能是（） A． B． C． D． 28、如图所示的U-I图像中，直线a表示某电源的路端电压U与电流I的关系，直线b、c分别表示电阻R1、R2的电压U与电流I的关系。下列说法正确的是（） A．电阻R1、R2的阻值之比为4:3 B．该电源的电动势为6V，内阻为3Ω C．只将R1与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为6W D．只将R2与该电源组成闭合电路时，内、外电路消耗的电功率之比为1:1 29、某小组的同学用数字电压表和电阻箱探究某光伏电池的特性。他们通过查阅资料知道，光伏电池在特定光照条件下的伏安特性曲线如图所示，则他们得到的U-R图像可能是下图中的（） A．B．C．D． 30、如图1所示，是电阻箱，是定值电阻。闭合开关S，改变的阻值，两理想电压表、的示数与关系图像如图2所示，已知图线①和②为相互平行的直线。下列说法正确的是（） A．图线①表示示数与的对应关系 B．中的电流随的增大而减小 C．两端的电压随的增大而增大 D．供电设备输出的总功率随的增大而增大 十一、电磁感应相关知识点考查 31、如图甲所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个体积很小的磁铁，在小磁铁正下方桌面上放置一个闭合铜制线圈。将小磁铁从初始静止的位置向下拉到某一位置后放开，小磁铁将做阻尼振动，位移x随时间t变化的示意图如图乙所示（初始静止位置为原点，向上为正方向，经t0时间，可认为振幅A衰减到0）。不计空气阻力，下列说法正确的是（） A．x＞0的那些时刻线圈对桌面的压力小于线圈的重力 B．x=0的那些时刻线圈中没有感应电流 C．更换电阻率更大的线圈，振幅A会更快地衰减到零 D．增加线圈的匝数，t0会减小，线圈产生的内能不变 32、如图1所示，100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与一个R=40的电阻相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量按图2所示规律变化。已知线圈的电阻是10，则（） A．线圈内感应电流的磁场方向为指向纸外 B．A点电势比B点电势高 C．A、B两点间的电势差为20V D．0.2s内电路产生的电能为1.6J 33、如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。规定磁场竖直向上为正，导体环中电流沿顺时针方向（俯视）为正，导体环中感应电流随时间变化的图像正确的是（） A．B．C．D． 34、在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一金属圆环。规定磁场的正方向和金属圆环中电流的正方向如图甲所示。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是（） A．B． C．D． 35、矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示。时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，在0~4s时间内，流过导线框的电流（规定顺时针方向为正方向）与导线框ad边所受安培力随时间变化的图像（规定以向左为安培力正方向）可能是下图中的（） A．B．C．D． 36、如图所示，两条光滑金属导轨平行固定在斜面上，导轨所在区域存在垂直于斜面向上的匀强磁场，导轨上端连接电阻R，t=0时，导体棒由静止开始沿导轨下滑，下滑过程中导体棒与导轨接触良好，且方向始终与斜面底边平行。导体棒在下滑过程中，流过导体棒的电流为i，产生的感应电动势为E，电阻R消耗的电功率为P，穿过导体棒与金属导轨和电阻R围成的线框的磁通量为，关于i、、E、P随时间t变化的关系图像可能正确的是（） A．B． C．D． 37、如图所示，MN和PQ是竖直放置的两根平行光滑金属导轨，导轨足够长且电阻不计，MP间接有一定值电阻R，电阻为r的金属杆cd保持与导轨垂直且接触良好。杆cd由静止开始下落并开始计时，杆cd两端的电压U、杆cd所受安培力的大小F随时间t变化的图像，以及通过杆cd的电流I、杆cd加速度的大小a随杆的速率v变化的图像，合理的是（） A．B．C．D． 38、如图所示，两根足够长的平行金属导轨位于水平的xOy平面内，导轨与x轴平行，左端接有电阻R。在x>0的一侧存在竖直向下的磁场，磁感应强度B随空间均匀变化，满足B=B0+kx（k>0且为定值）。一金属杆与导轨垂直放置，且接触良好，在外力作用下沿x轴正方向匀速运动。t=0时金属杆位于x=0处，不计导轨和金属杆的电阻。图2中关于金属杆两端的电压U和所受安培力F大小的图像正确的是（） A．B．C．D． 39、如图所示，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I表示通过线框的电流（规定逆时针为正）、F表示拉力、P表示拉力的功率、表示线框ab两点间的电势差，则下列反映这些物理量随时间变化的图像中正确的是（） A．B．C．D． 40、如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在竖直高度为2L的某矩形区域内（宽度足够大），该区域的上下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域．已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动（以此时开始计时），以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是（） A． B． C．D． 41、如图1所示，边长为l、总电阻为R的正方形导线框，以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的宽度为的匀强磁场区域，磁感应强度为B。 （1）求边刚进入磁场时，线框中产生的电动势E； （2）求边刚进入磁场时，线框受到的安培力的大小F； （3）以顺时针方向为电流的正方向，由线框在图示位置的时刻开始计时，在图2中画出线框中的电流随时间变化的图像，并求线框穿过磁场区域的全过程产生的电能。 42、电磁感应现象的发现，标志着人类步入了电气化时代。感应电动势一般分为动生电动势和感生电动势两种。 （1）如图1所示，一根长为L=0.4m的导体棒在磁感应强度B=2.0T的匀强磁场中绕其一端以角速度ω=10rad/s垂直于磁场的平面内匀速转动，求ab两端产生的感应电动势E； （2）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。简要说明：导体棒匀速转动时产生电动势的非静电力是什么力？是如何实现能量转化的？ （3）如图2甲所示，在半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图2乙所示。依据麦克斯韦电磁场理论，在与磁场区同心的圆周上产生大小不变的感生电场。 a.请推导半径r（r＞R）对应圆周所在处的感生电场强度E的大小；并在图3所示的坐标系中画出感生电场强度E随半径r变化的图像。 b.电子感应加速器是感生电场存在的直接证据。它主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成，如图4所示（甲为侧视图，乙为真空室俯视图）。随着电磁铁线圈中电流大小、方向的变化，穿过电子轨道的磁通量随之发生改变，从而产生使电子加速的感生电场。设被加速的电子被“约束”在半径为r的圆周上运动，圆周区域内的平均磁感应强度为，电子轨道处的磁感应强度为。求：为维持电子在恒定轨道上加速，电子轨道处的磁感应强度与轨道内平均磁感应强度的比值。 学科网（北京）股份有限公司 $