2027届高考物理二轮复习题型专项训练-专题十九 图像专题

**基本信息** 以图像为载体整合电场、力学等模块，通过斜率、面积等图像特征提炼解题方法，构建“图像→物理量→规律应用”的科学思维体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电场图像|3题（单选1/5/7）|φ-x图像斜率表场强，电势判断电势能|点电荷电场叠加→电势分布→场强与电势能关系| |力学图像|5题（单选2/4/6/8、多选9）|F-t/a-t斜率析加速度，E-s图像判机械能变化|牛顿定律→运动状态→能量转化| |分子势能图像|1题（单选3）|Ep-r图像斜率表分子力，总能量守恒|分子力与势能关系→动能变化| |弹簧图像|2题（单选4、多选11）|F-l图像截距求原长，斜率算劲度系数|胡克定律→弹力与形变量关系| |综合应用|4题（多选10/12、解答13/14）|图像面积求功，极值点分析平衡态|受力分析→运动过程→能量守恒|

2027届高考物理二轮复习第五部分题型专项训练 专题十九图像专题同步练习 一、单选题 1．x轴上固定两个点电荷A和B，电荷A带正电且固定在原点，电荷A与电荷B的电荷量大小之比为。通过电势传感器测出x轴上各点电势φ随坐标x的变化规律并描绘出图像。已知图线与x轴的交点横坐标为和，处的切线与x轴平行，电荷仅受静电力作用。下列说法正确的是（　　） A．电荷B带负电，固定在处 B．同一负电荷在处电势能大于其在处电势能 C．在处无初速度释放一正电荷，该正电荷的加速度先减小后增大再减小 D．在x轴上x>0的任意位置无初速度释放一正电荷，该正电荷一定能到达无穷远处 2．小明站在水平放置的力传感器上做起立动作，力传感器的示数F随时间t变化的关系图像如图所示，则在0~1.3s内，小明处于失重状态的总时间为（　　） A．0.4s B．0.7s C．0.8s D．1.1s 3．如图所示，甲分子固定在坐标原点，乙分子从处静止释放后仅在分子间相互作用力下沿轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值为，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（    ） A．乙分子在时，加速度最大 B．乙分子在时，其动能最大 C．乙分子在时，动能大于 D．甲、乙分子的最小距离一定等于 4．如图甲所示，一轻弹簧左端与墙壁相连于O点，作用于右端A点的水平外力F（F未画出）变化时弹簧长度不断变化，取水平向左为正方向，得到F与弹簧长度l的关系如图乙所示，下列说法正确的是（　　）    A．弹簧原长为5cm B．弹簧的劲度系数为40N/m C．l=10cm时，弹簧对墙壁的弹力方向水平向左 D．在弹性限度内，弹簧弹力与弹簧长度成正比关系 5．如图甲所示，真空中四个点电荷分别位于正方形的四个顶点A、B、C、D上，O为正方形的中心。以O为坐标原点，平行于AB方向为x轴正方向，x轴上的电势随位置x的变化关系如图乙所示，则（　　）    A．O点处的电场强度大小约为160V/m，方向沿x轴负方向 B．将一电子从x=-40cm由静止释放，则此后其运动过程的最大动能为120eV C．将一电子从x=-40cm由静止释放，电子沿x轴正方向最远可运动至x=40cm处 D．将一质子从x=-40cm处以40eV的初动能沿x轴正方向运动，则此后其运动过程的最大动能为320eV 6．利用手机中的加速度传感器可以测量加速度大小。小明在电梯中，先打开加速度传感器，始终保持手机和电梯相对静止，待电梯启动上升后，得到如图所示的图像，以竖直向上为正方向，下列说法正确的是（　　） A．内小明处于失重状态 B．内电梯加速上升 C．内电梯停到了某一楼层 D．内小明处于超重状态 7．空间存在沿x轴分布的电场线，一带负电粒子在处由静止释放，仅在电场力作用下运动到x0，其电势能Ep随x变化如图。规定x轴正方向为正，则电场中x轴上的电势、电场强度E、带电粒子加速度a、动能Ek随位置坐标x变化图线正确的（    ） A． B． C． D． 8．如图甲所示，一个质量为2kg的物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向做直线运动，运动过程中物体的机械能E与物体通过路程s的关系图像如图乙所示，其中0~0.8m过程的图像为曲线，0.8m~1.0m过程机械能E不变，1.0m~2.0m过程机械能E随路程s均匀减少（忽略空气阻力），重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是（　　） A．0~0.8m过程中物体所受拉力是变力，物体先上升后下降 B．0.8m处物体的速度大小应为2m/s C．0.8m~1.0m过程中物体可能先上升后下降 D．1.0m~2.0m过程中物体可能做匀加速直线运动，也可能做匀减速直线运动 二、多选题 9．如图甲所示，、为真空中两固定点电荷，为连线的中点，为连线的中垂线，从上的点由静止释放一个试探电荷，电荷仅在电场力作用下做直线运动，运动过程中的v-t图像如图乙所示，已知图像关于虚线对称，下列说法正确的是（　　） A．、为等量电荷 B．、为异号电荷 C．时刻，试探电荷位于点 D．由点到点，场强逐渐减小 10．如图甲所示，质量为m的滑块静止在倾角的粗糙斜面底端，现用平行于斜面向上的拉力F作用在滑块上，滑块沿斜面运动时撤去拉力F，此时滑块的机械能，滑块上滑过程中机械能E与上滑位移x之间的关系图像如图乙所示，滑块运动时达到最高点，取斜面底端重力势能为0，重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　） A．滑块的质量为 B．滑块所受摩擦力的大小为10N C．拉力F的大小恒为40N D．拉力F撤去时滑块的动能为50J 11．如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线，根据图线可以确定（　　） A．弹簧的原长为10 cm B．弹簧的劲度系数为200 N/m C．弹簧伸长15 cm时弹力大小为10 N D．弹簧伸长15 cm时弹力大小为30 N 12．如图甲所示，在x轴上有O、A、B、C、D五点，坐标分别为，静电场的电场强度方向与x轴平行，电势随x的分布如图乙所示。，一质量为m、电荷量为的粒子，以初速度从O点沿x轴正方向进入电场，不计粒子重力。下列说法正确的是（　　） A．沿x轴从B点到D点的电场强度逐渐减小 B．若粒子能运动到A点，粒子初速度至少为 C．若粒子能运动到C点，粒子在C点的速度为 D．若粒子能运动到D点，粒子经过C点的速度一定大于OA段的平均速度 三、解答题 13．如图甲所示，蹦极是时下年轻人喜欢的极限运动之一，可以建立图乙所示物理模型进行分析：将质量为m的人视为质点，系在弹性绳一端，弹性绳的另一端固定在蹦极平台的端点O，以O点为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y。某时刻人从原点O由静止下落，整个下落过程中弹性绳中的弹力随坐标y的变化如图丙所示。已知弹性绳的原长为，重力加速度为g，不计空气阻力影响，人始终在竖直方向上运动，弹性绳始终在弹性限度内，求： (1)弹性绳的劲度系数： (2)整个下落过程中人的最大加速度的大小； (3)整个下落过程中人的最大速度的大小。 14．在2004年雅典奥运会上，我国运动员黄珊汕第一次参加蹦床项目的比赛就取得了铜牌的优异成绩．假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘制出如图所示的曲线，假设当地的重力加速度g＝10m/s2．依据图像给出的信息．    （1）运动员离开弹簧床上升的最大高度． （2）运动过程中运动员的最大加速度． 15．在一个点电荷的电场中，坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上、两点的坐标分别为和。在点放置正试探电荷，点放置负试探电荷，它们受到的电场力方向都跟轴的正方向相同，电场力跟试探电荷所带电荷量的关系图像如图所示，求： (1)点和点的电场强度大小、； (2)点电荷的电性，以及其位置坐标。 参考答案 1．C 【详解】A．根据题图中各点电势随坐标变化规律的曲线可知，在x轴上各点的电势有正有负，根据点电荷的电势公式可知两点电荷带异种电荷，电荷A带正电，故电荷B带负电，图像中图线的斜率绝对值表示电场强度大小，则处的电场强度为零，设电荷B到该处的距离为，有 解得 结合图像电势分布特点可知，电荷B处在的位置，A错误； B．由图像可知处和处的电势均为零，根据电势能的定义式 可知同一负电荷在处电势能等于其在处电势能，B错误； C．沿电场线方向电势降低，可知，在区域，电场强度沿x轴正方向，在区域电场强度沿x轴负方向，可知，在处无初速度释放一个正电荷，正电荷仅在电场力的作用下，向x轴正方向运动，图像的斜率表示电场强度，根据牛顿第二定律 可发现该正电荷的加速度先减小后增大再减小，C正确； D．在区域内，电势降低，则电场强度沿x轴正方向，在区域，电势升高，则电场强度沿x轴负方向，若在靠近左侧无初速度释放一个正电荷，正电荷受到向右的电场力，将向右做直线运动，根据能量守恒可知，运动到电势相等的位置，电势能相等，则电荷的动能减小为零，不再向左运动，即无法到达无穷远处，D错误。 故选C。 2．C 【详解】小明站在水平放置的力传感器上做起立动作，小明向上先加速运动后减速运动，先超重后失重，由题图可知在0~1.3s内，小明处于失重状态的总时间为 故选C。 3．D 【详解】A．图像的斜率反映分子间作用力，即 由图可知，乙分子在时，甲、乙两分子的分子势能最小，此时分子势能曲线的斜率为零，即分子力为零，根据牛顿第二定律可知 乙分子的加速度，故A错误； BC．乙分子仅在分子力作用下运动，机械能守恒。由题意知总能量 当分子势能 最小时，乙分子动能最大，故乙分子在时，其动能最大，满足 解得乙分子在时，动能，故BC错误； D．乙分子从处静止释放，在分子引力作用下向轴负方向加速运动，过后受分子斥力作用减速运动。当动能减为零时，分子间距离最小。由可知，当时， 由图可知，对应的位置是，所以甲、乙分子的最小距离一定等于 ，故D正确。 故选D。 4．C 【详解】A．水平外力 F与弹簧长度l的关系如图乙所示，当F=0时，弹簧处于自然长度状态，即弹簧原长为15cm，A错误； B．由胡克定律可得弹簧的劲度系数为      B错误； C．由图乙可知， l=10cm时，水平外力F是正值，方向向左，弹簧处于压缩状态，因此弹簧对墙壁的弹力方向水平向左，C正确； D．在弹性限度内，由胡克定律可知，弹簧弹力与弹簧的形变量成正比关系，D错误。 故选C。 5．B 【详解】A．由题意，根据图像的斜率表示电场强度，由图像可得点处的电场强度大小约为 根据场强叠加原理，可知点处的场强方向沿轴正方向，A错误； C．根据沿着电场线方向，电势逐渐降低，由图像可知，若将一电子从由静止释放，则电子先沿轴正方向加速，根据图像的斜率表示电场强度，可知电子到达处时，由于电场强度为零，则电子加速度为零，速度达最大，接着沿轴正方向减速，到达处时，电势与处的电势相等，根据可知，此时电子动能为零，速度为零，接着电子沿轴负向加速，减速再次回到处，以此做往复运动，所以电子沿轴正方向最远可运动至处，C错误； B．结合选项C分析可知，将一电子从由静止释放，可知电子到达处时有最大动能，根据功能关系可得 B正确； D．将一质子从处以的初动能沿轴正方向运动，则此后质子将沿轴正方向减速，根据可知，减速到的位置，即之间的某一位置时速度减为零，接着沿轴负方向一直加速，所以可得其运动过程的最大动能为 D错误。 故选B。 6．B 【详解】A．由题图可知，内小明的加速度方向竖直向上，处于超重状态，故A错误； B．依题意，电梯启动后向上运动，由题图可知，内电梯加速度方向竖直向上，则电梯加速上升，故B正确； C．由题图可知，内电梯加速度为0，匀速上升，故C错误； D．由题图可知，内加速度竖直向下，小明处于失重状态，故D错误。 故选B。 7．D 【详解】D．根据图像可知随x变化的函数为（） 令粒子电荷量大小为q，由于 则有 结合上述可知 即图像为一条过原点的倾斜直线，斜率为正值，故D正确； A．根据电场力做功与电势能的变化之间的关系有 则有 可知图像斜率的绝对值表示电场力，根据图像可知图像斜率为一定值，可知，该电场为匀强电场，电场强度为一个定值，图像为一条平行于x轴的直线，故A错误； B．根据上述，电场为匀强电场，根据牛顿第二定律可知，粒子沿x轴正方向做匀加速直线运动，加速度为一个定值，方向与规定正方向相同，可知为正方向上的一条平行于x轴方向的直线，故B错误； C．根据动能定理有 则有 根据上述，电场是匀强电场，则图像是一条倾斜直线，斜率为正值，故C错误。 故选D。 8．B 【详解】A．运动中只受重力和拉力，由于除重力之外的其他力做功，等于物体的机械能的变化，0~0.8m内物体的机械能一直在增加，说明拉力一直做正功，物体一直在上升。故A错误; B．物体到达0.8m处，由图可知物体的机械能增加，重力势能增加了，所以动能 又 可得 ，B正确； C．0.8m~1.0m过程中，机械能不变，拉力不做功。物体做竖直上抛运动，上升的高度，正好到达1.0m处时，所以0.8m~1.0m过程中，物体只有上升，没有下降，C错误； D．1.0m~2.0m过程中，物体机械能均匀减小，拉力的大小，此过程中，物体向下匀加速直线运动。D错误。 故选B。 9．AC 【详解】ABC．从上的点由静止释放一试探电荷，电荷仅在电场力作用下运动，运动过程中的速度-时间图像如图乙所示，因为图像关于虚线对称，所以可以判断试探电荷在上运动，两电荷对试探电荷同为引力，、为等量同种电荷。根据v-t图像的斜率表示加速度，可知时刻，图像斜率为零，加速度为零，根据可知此时场强为零，故试探电荷位于点。故AC正确，B错误； D．由点到点，图像的斜率先增大后减小，根据可知场强先增大后减小，故D错误。 故选AC。 10．BD 【详解】BC．由功能关系，滑块机械能的变化量等于除重力以外的力做功，拉力作用内有 拉力撤去后内有 解得拉力，，故B正确，C错误； AD．拉力作用内，由动能定理有 拉力撤去后2m内，由动能定理有 联立解得，，故A错误，D正确。 故选BD。 11．ABD 【详解】A．当弹力为零时，弹簧处于原长，则原长为10 cm，A正确； B．当弹簧的长度为5 cm时，弹力为10 N，此时弹簧压缩量 根据胡克定律 得 B正确； CD．当弹簧伸长量 根据胡克定律得 C错误D正确。 故选ABD。 12．BD 【详解】A．图像的斜率的绝对值表示电场强度的大小，由图乙可知沿x轴从B点到D点的电场强度不变，A错误； B．若粒子能运动到A点，由动能定理得 解得粒子初速度至少为 B正确； C．由图像乙可知：C点电势为 若粒子能运动到C点，由动能定理得 解得粒子在C点的速度为 C错误； D．若粒子能运动到D点，粒子从O到A做减速直线运动，A到B做匀速运动，B到D做匀加速直线运动，由于O点与D点等势，根据动能定理可知，粒子到达D点速度与O点速度相同，故粒子在OA段的平均速度与在BD段的平均速度相同，C是BD段的中点，中间位置的速度大于平均速度，即粒子经过C点的速度一定大于OA段的平均速度，D正确。 故选BD。 13．(1) (2)2g (3) 【详解】（1）由F-y图像可知弹性绳的劲度系数 （2）人到达最低端时加速度最大，则 其中 解得 （3）当弹力等于重力时加速度为零速度最大，则 解得 由能量关系 解得 14．5m， 【分析】（1）由图读出运动员在空中运动的时间，由自由落体运动的规律求出最大高度．（2）当弹力最大时，运动员的加速度．由图读出最大的弹力为2500N，根据牛顿第二定律求出最大加速度． 【详解】（1）由图象可知运动员运动稳定后每次腾空时间为： 运动员下落过程是做自由落体运动，时间为 则上升的最大高度为 （2）运动过程中运动员的最大加速度可以求出，运动员每次腾空时加速度，而陷落最深时由图象可知 根据由牛顿第二定律得： 解得： 【点睛】本题考查读图能力和分析研究实际问题的能力．同时要抓住运动员在空中做竖直上抛运动时的对称性，上升和下落时间相等． 15．(1)，； (2)负电， 【详解】（1）由图可知，点的电场强度大小为； 点的电场强度大小为。 （2）由于在点放置正试探电荷，点放置负试探电荷，两试探电荷受力方向均沿x轴正方向，故点电荷Q应位于AB之间，且带负电。 根据点电荷的电场强度公式可得， 其中 解得 则点电荷的位置坐标 学科网（北京）股份有限公司 $