2025届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练十四电学图像问题

专题强化练（十四）电学图像问题1．一电子只在静电力作用下沿x轴正方向运动，其所在位置处的电势φ随位置x变化的图线如图中抛物线所示，下列说法正确的是(C)A．x1与x3处的电场方向相同B．从x1运动到x2，电场力对电子做正功C．电子在x1处的速率小于在x3处的速率D．电子从x2运动到x3，加速度逐渐减小解析：根据电势变化可知，x1处的电场方向沿x轴正方向，x3处的电场方向沿x轴负方向，A错误；从x1运动到x2，电势降低，电子电势能增大，故电场力对电子做负功，B错误；电子运动过程中仅电场力做功，故电子电势能与动能的总和不变，电子在x1处的电势能大于在x3处的电势能，故电子在x1处的速率小于在x3处的速率，C正确；由图线斜率的绝对值变化可知，电子从x2运动到x3，加速度逐渐增大，D错误。2．静电场中某一电场线与x轴重合，电场线上各点的电势φ在x轴上的分布如图所示，图中曲线关于坐标原点O对称。在x轴上取A、B、C、D四点，A和D、B和C分别关于O点对称。下列说法正确的是(C)A．C点的电场强度方向与x轴正方向相反B．C、D两点的电场强度EC>EDC．试探电荷＋q从A点移到B点，静电力做正功D．同一试探电荷在B点和C点具有的电势能相等解析：沿电场线方向电势逐渐降低，因从A到D电势一直降低，可知场强方向沿x轴正向，即C点的电场强度方向与x轴正方向相同，A错误；因φ－x图线斜率的绝对值等于场强大小，则C、D两点的电场强度EC<ED，B错误；因电场强度方向沿x轴正向，可知试探电荷＋q从A点移到B点，静电力做正功，C正确；因B点的电势高于C点，可知同一试探电荷在B点和C点具有的电势能不相等，D错误。3．(多选)沿电场中某条电场线方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示，坐标轴上的点0、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应，相邻两点间距相等。一个带正电的粒子从O点由静止释放，运动到A点的动能为Ek，仅考虑电场力作用，则下列说法正确的是(CD)A．从O点到C点，电势先升高后降低B．粒子先做匀加速运动，后做变加速运动C．粒子运动到C点时动能大于3EkD．粒子在AB段电势能减少量大于BC段电势能减少量解析：由O点到C点，沿电场线方向，电势一直降低，A错误；电场强度大小一直在变化，电场力也就在不断变化，带正电的粒子的加速度在不断变化，是变加速运动，B错误；根据E随x的变化规律可知，由A到C电场强度平均值大于OA段电场强度平均值，A到C电场力做功大于2Ek，则粒子运动到C点时动能大于3Ek，C正确；粒子在AB段平均电场力大于BC段平均电场力，则AB段电场力做的功大于BC段电场力做的功，所以在AB段电势能减少量大于BC段电势能减少量，D正确。4．如图所示，O点为两等量异种点电荷连线的中点，一带正电的粒子(不计重力)从连线上的A点由静止释放。在电场力作用下运动到B点。取A点为坐标原点，沿直线向右为x轴正方向。在粒子从A点运动到B点的过程中，下列关于粒子运动的速度v和加速度a随时间t的变化，运动径迹上电势φ和粒子的电势能Ep随位移x的变化图线可能正确的是(B)解析：根据等量异种电荷的电场线分布可知，在A到B的运动过程中，电场强度先变小后变大，粒子受到的电场力先变小后变大，则加速度先变小后变大，v－t图像切线的斜率先变小后变大，故A错误，B正确；沿着电场线方向电势降低，电势与位移的图线的斜率表示电场强度，电场强度先变小后变大，所以图线的斜率先变小后变大，故C错误；根据Ep＝qφ，得eq\f(ΔEp,Δx)＝qeq\f(Δφ,Δx)＝qE，E先变小后变大，所以Ep－x图像切线的斜率先变小后变大，故D错误。5．如图1所示，矩形导线框abcd固定在变化的磁场中，线框平面与磁场垂直。线框中产生的感应电流如图2所示(规定电流沿abcd为正)。若规定垂直于纸面向里为磁场正方向，能够产生如图2所示的感应电流的磁场为(C)解析：根据法拉第电磁感应定律，有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S可知恒定的磁场不能产生感应电动势，不会有感应电流产生，A、B错误；根据楞次定律，可知垂直于纸面向外的磁场增强，线圈会产生垂直于纸面向里的磁场，即产生沿abcd方向的感应电流，又因为磁场均匀变化，所以产生恒定的感应电动势，根据闭合电路的欧姆定律，有I＝eq\f(E,R)，所以线圈中产生恒定的感应电流，同理，垂直于纸面向外的磁场均匀减弱时，线圈中产生沿dcba方向的感应电流，C正确；当垂直于纸面向里的磁场增强时，根据楞次定律，可知线圈中会产生沿dcba方向的感应电流，D错误。6．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，图线b是某电阻R的U－I图像。在同等光照强度下，当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是(B)A．电源的输出功率P＝U2I2B．电池的内阻r＝eq\f(U2－U1,I1)C．电池的效率η＝eq\f(U1,U3)×100%D．硅光电池的内阻消耗的热功率Pr＝U2I1－U1I2解析：根据题意，由题图可知，电源的路端电压为U1，电流为I1，则输出功率P＝U1I1，故A错误；由欧姆定律得U＝E－Ir，当I＝0时，E＝U，由a与纵轴的交点读出电动势E＝U2，根据两图线交点处的状态可知，电阻两端的电压为U1，则内阻r＝eq\f(E－U1,I1)＝eq\f(U2－U1,I1)，故B正确；根据题意可知，电池的效率η＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(U1,U2)×100%，故C错误；根据题意可知，内阻消耗的功率Pr＝EI－UI＝U2I1－U1I1，故D错误。7．甲同学在用电流表和电压表测量一节锂电池的电动势和内阻的实验中，实验电路如图甲所示，电路中定值电阻R0的阻值为4Ω。请回答下列问题：(1)测得下列五组数据，根据数据在坐标图乙上画出U－I图像。U/V2.402.001.601.200.80I/A0.080.160.240.270.40(2)根据U－I图像，求出该电池电动势E＝________V，内阻为r＝________Ω。(结果均保留1位小数)(3)乙同学在用相同的电路和元件测量另一块电池时，在实验中多连接了一根导线，如图丙中的虚线所示(图丙中A、B、C、D为滑动变阻器的四个接线柱，虚线连到C点)。由电压表的读数U和电流表的读数I画出U－I图线如图丁所示。乙同学分析了图像出现异常的原因后，认为由图丁也可以达到实验目的，则由图丁可得电源的电动势E＝________V，r＝________Ω。(结果均保留1位小数)解析：(1)作出图像如图所示。(2)根据闭合电路欧姆定律可得U＝E－(r＋R0)·I，U－I图像中图线的纵截距表示电源电动势，斜率的大小表示等效内阻，则有E＝2.8V，r＝eq\f(2.8－0.5,0.46)Ω－4Ω≈1.0Ω。(3)实验中多连接了一根导线，滑动变阻器的左、右两部分电阻并联后串联在干路中，电压表的测量值等于滑动变阻器左、右两部分并联后的电压，电流表测量R右的电流；当电压表的读数为2.0V时，滑动变阻器左、右两部分的电流相等，总电流为0.2A，由U＝E－I(R0＋r)得2.0V＝E－0.2A×(4Ω＋r)，当电压表读数为1.8V时，滑动变阻器左、右两部分电流分别为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)见解析图(2)2.81.0(3)3.01.08．某同学设计了图甲所示的实验电路，电路中各个器材元件的参数为：电池组(E约为6V，r约为3Ω)、电流表(量程0～2.0A，内阻RA＝0.8Ω)、电阻箱R1(0～99.9Ω)、滑动变阻器R2、开关三个及导线若干。他认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻和R2接入电路的阻值。(1)先利用该电路测R2接入电路的阻值。他的主要操作步骤是：先将滑动变阻器滑片调到某位置，接着闭合S2、S，断开S1，读出电流表的示数I；再闭合S、S1，断开S2，调节电阻箱的电阻值为3.6Ω时，电流表的示数也为I，则此时滑动变阻器接入电路的阻值为________Ω。(2)接着利用该电路测电源电动势和内阻。①他的实验步骤如下：A．在闭合开关前，调节R1或R2至________(选填“最大值”或“最小值”)，之后闭合开关S，再闭合________(选填“S1”或“S2”)；B．调节电阻R1或R2，得到一系列电阻值R和电流I的数据；C．断开开关，整理实验仪器。②图乙是他根据实验数据绘出的eq\f(1,I)－R图像，电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果保留2位有效数字)。解析：(1)用等值替代法可测出R2接入电路的阻值，电阻箱的示数等于接入电路的阻值为3.6Ω。(2)①要用电阻箱与电流表结合测量电动势与内阻，则要改变电阻箱的值，在闭合开关前，调节电阻R1至最大值，之后闭合开关S，再闭合S1。②由闭合电路