高中物理-电学图像专题

专题06 电磁感应、交流电中的图像目录一.电磁感应中的图像问题综述 (1)二.根据B -t 图像的规律，选择E -t 图像、I -t 图像 (1)三.根据线圈穿越磁场的规律，选择E t -图像、U t -图像、I t -图像或E －x 图像、 (5)U －x 图像和I －x 图像 (5)四.根据自感、互感的规律，选择E t -图像、U t -图像、I t -图像 (8)五．借助图像分析电磁感应三定则一定律 (10)六．图像分析的综合应用 (12)七．交流电的变化规律图像的应用 (17)一.电磁感应中的图像问题综述电磁感应现象中图像问题的分析，要抓住磁通量的变化，从而推知感应电动势（电流）大小变化的规律，用楞次定律判断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及 在坐标中的范围。

分析回路中的感应电动势或感应电流的大小及其变化规律，要利用法拉第电磁感应定律 来分析。

有些问题还要画出等效电路来辅助分析。

另外，要正确解决图像问题，必须能根据图像的定义把图像反映的规律对应到实际过程 中去，又能根据实际过程的抽象规定对应到图像中去，最终根据实际过程的物理规律进行判 断，这样，才抓住了解决图像问题的根本。

解决这类问题的基本方法：（1）明确图像的种类，是B t -图像还是t φ-图像，E t -图像，或者I t -图像。

对于切割 磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E 和感应电流I 随线圈位移 x 变化的图像，即E －x 图像和I －x 图像。

（2）分析电磁感应的具体过程。

（3）结合楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培定则、欧姆定律、牛顿运动定律等规律判断方向、列出函数方程。

（4）根据函数方程，进行数学分析，如斜率及其变化、两轴的截距等。

（5）画图像或判断图像。

二.根据B -t 图像的规律，选择E -t 图像、I -t 图像【分析要点】 电磁感应中线圈面积不变、磁感应强度均匀变化，产生的感应电动势为S B E nn nSk t t φ∆∆===∆∆，磁感应强度的变化率B k t ∆=∆是定值，感应电动势是定值，感应电流E I R r=+就是一个定值，在I t -图像上就是水平直线。

电学实验图象问题归纳解析物理图象是物理知识重要的组成部分，是高考必考知识点之一。

利用图象提取物理信息解决物理问题是近几年高高考考查的热点问题。

对于图象获取信息主要有这样两个方面：①做到六看：一看轴、二看线、三看斜率、四看面积、五看截距、六看特殊点。

②三结合：图象、解析式、物理情景三结合。

在电学实验中对图象的考查尤为突出。

电学实验中图象问题可归纳为描点作图、利用图象交点、知道图象斜率截距或面积意义。

一、描点作图要点：单位长度恰当、数据分散、起点不一定为0、大多数点落在线上、曲线要平滑。

例1：(2018·全国卷Ⅰ·23)某实验小组利用如图1所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R T，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.实验时，先按图连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃.实验得到的R2－t数据见下表.图1图2回答下列问题：(1)在闭合S1前，图中R1的滑片应移动到________(填“a”或“b”)端．(2)在图2甲的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2－t曲线．(3)由图甲可得到R T在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性．当t＝44.0 ℃时，可得R T＝________Ω.(4)将R T握于手心，手心温度下R2的相应读数如图乙所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃.答案(1)b(2)如图所示(3)450(4)620.033.0解析(1)闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大．(3)由图象可知t＝44.0 ℃时，电阻的阻值为450 Ω.(4)由题图乙可得电阻箱阻值为620.0 Ω，由图象可得温度约为33.0 ℃.练习.要描绘一只标有“2.0V 1.0W”字样小灯泡的伏安特性曲线，实验室提供了以下器材：A．电源E：电动势为3.0V，内阻不计；B．电压表V：量程为0~3V，内阻约为1kΩ；A：量程为0~3A，内阻约为0.1Ω；C．电流表1A：量程为0~0.6A，内阻约为0.6Ω；D．电流表2E.滑动变阻器1R：最大阻值为10Ω，额定电流为0.6A；F.开关S，导线若干。

磁场复习与巩固【知识网络】【要点梳理】要点一、几种常见磁场及磁感线的画法1．几种常见磁场（1）如图甲所示为条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线。

条形：磁体外部为非匀强磁场，磁极处最强；蹄形：蹄口内为匀强磁场。

（2）如图乙所示为直线电流形成的磁场的磁感线，其形态为围绕直导线的一族同心圆，是非匀强磁场，离导线越近，磁场越强。

说明：图中的“×”号表示磁场方向垂直进入纸面，“·”号表示磁场方向垂直离开纸面。

（3）如图丙所示为环形电流形成磁场的磁感线，环内的磁场比环外的磁场强。

（4）通电螺线管的磁场：两端分别是N 极和S 极；管内是匀强磁场，磁感线方向由S 极指向N 极，管外为非匀强磁场，磁感线由N 极指向S 极，画法如图丁所示。

（5）直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场都可通过安培定则判断。

若知道了电流磁场的方向，也可以反过来判断电流的方向，若是自由电荷做定向移动时形成“等效电流”，也可用来判断“等效电流”的磁场。

3．对磁通量的理解（1）磁通量的定义公式Φ=BS 中的B 应是匀强磁场的磁感应强度，S 是与磁场方向垂直的面积，因此可以理解为⊥Φ=BS 。

如果平面与磁场方向不垂直，应把面积S 投影到与磁场垂直的方向上，求出投影面积⊥S ，代入到⊥Φ=BS 中计算，应避免硬套公式BSsin Φ=θ或BScos Φ=θ。

如图所示，通过面S 的磁通量··⊥Φ==B S B Scos θ。

要点三、安培力1．对安培力方向的理解（1）安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。

在判断时首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向。

（2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心。

（3）注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行。

电场中的四类典型图像问题分析与强化训练（附详细参考答案）一、四类典型图像问题分析及例题讲解：以电场图象和电势图象切入命题的试题是高考中考试的重点光、热点和难点，如：E－x 图象、φ－x图象，或与粒子运动规律有关的图象，如：v－t图象。

掌握各个图象的特点，理解其斜率、截距、“面积”对应的物理意义，就能顺利解决有关问题，此类问题一般以选择题的形式出现，难度中等。

1、电场中粒子运动的v－t图象当带电粒子只在电场力作用下运动时，如果给出了粒子运动的速度图象，则从速度图象上能确定粒子运动的加速度方向，根据v－t图象的速度变化、斜率变化（加速度大小变化）情况，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而可将粒子运动中经历的各点的场强方向、场强大小、电势高低及电势能的变化等情况判定出来。

【题1】（多选）如图甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v－t图线如图乙所示，设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为E a、E b，粒子在a、b两点的电势能分别为W a、W b，不计重力，则有A．φa＞φb B．E a＞E b C．E a＜E b D．W a＞W b【答案】BD【题2】电场中的三条等势线如图中实线a、b、c所示，三条等势线的电势φa＞φb＞φc。

一电子以沿PQ方向的初速度，仅在电场力的作用下沿直线从P运动到Q，则这一过程中电子运动的v－t图象大致是图线中的【答案】A【解析】电子由P点运动到Q点的过程中，电场力所做的功为W＝q（φP－φQ），因为q ＜0，且φP＜φQ，所以W＞0，由动能定理可知，电子的动能不断增大，即速度不断增大，选项C、D错误；P点附近等势面密集，故场强较大，电子在P点附近所受电场力大，电子的加速度也就大，对应v－t图象的斜率大，故由P到Q，v－t图象的斜率不断减小，选项A正确，选项B错误。

2、电场中的φ－x图象（1）在φ－x图象中，图线上任一点切线斜率的绝对值表示该点的电场强度沿x轴方向上的分量大小。

2024年中考物理专题复习—电学U-I 或I-U 图像分析与计算类型定值电阻U -I 或I -U图像滑动变阻器U -I 或I -U图像小灯泡U -I 或I -U 图像电路图像考点一：定值电阻U -I 图像或I -U 图像1.定值电阻I -U 图像（1）定值电阻的阻值：01V 2V 3V ===100.1A 0.2A 0.3AU R I ==Ω定（任意对应点）（2）U 电源=I max R 0定=0.3A ×10Ω=3V ①R =0—→I max —→U 电源=U 0（3）max max min 3V 1V=200.1AU R I ==Ω滑滑－②U 滑max =U 电源－U 定min2.定值电阻U -I 图像（1）定值电阻的阻值：03V 9V ==60.5A 1.5AU R I ==Ω定（任意对应点）（2）U 电源=I max R 0定=1.5A ×6Ω=9V ①R =0—→I max —→U 电源=U 0（3）max max min 9V V =120.5AU R I ==Ω滑滑－3②U 滑max =U 电源－U 定min典例引领例1.如图所示电路图，则电源电压是________V ，滑动变阻器的最大阻值是________Ω。

（1）定值电阻的阻值：13V==100.3AU R I =Ω（2）U 电源=I max R 1=0.3A ×10Ω=3V （R =0—→I max —→U 电源=U 0）（3）1min 2max 2max min min 3V 1V=200.1AU U U R I I -===Ω电源－答案：3V ；20Ω。

变式1.如图甲所示电路，电源电压不变，闭合开关后，滑片P 由b 端滑到a 端，电压表示数U 与电流表示数I 的变化如图乙所示。

则可判断电源电压是________V ，变阻器的最大阻值是________Ω。

甲乙答案：12V ；min max max min min 12V V=160.5AR P P U U U R I I -===Ω电源－4变式2.如图甲所示，电源电压不变，闭合开关时，滑动变阻器的滑片P 由b 端滑到a 端，电压表示数U 与电流表示数I 的变化如图乙所示，下列说法不正确的是（）甲乙A.电源电压是9VB.定值电阻R 的阻值是6ΩC.滑动变阻器的阻值范围是0~18ΩD.若定值电阻R 出现接触不良时，电流表示数为0，电压表示数为9V 解析：（1）定值电阻的阻值：3V==60.5AU R I =Ω（2）U 电源=I max R 1=1.5A ×6Ω=9V （3）min max max min min 9V V=120.5AR P P U U UR I I -===Ω电源－3答案：C 。

专题04 电场中的图像目录一.电场中的运动学图像 (1)1.v －t 图象 (1)2.其他运动学图像 ....................................................................................................................................... 3 二.电场中的φ－x 图像 ....................................................................................................................................... 6 三.电场中的E －x 图像问题 ............................................................................................................................. 10 四.电场中的E p －x 图像 (14)一.电场中的运动学图像1.v －t 图象【分析要点】1．由v ­t 图象的斜率变化分析带电粒子的加速度a 的大小变化。

2．根据牛顿第二定律a ＝F m ＝Eqm，判断场强E 的大小变化。

3．根据v ­t 图象分析带电粒子做加速运动还是减速运动，进而分析场强的方向。

4．进而由场强的大小和方向分析电场的其他性质，如电场线、等势面、电势、电势能的变化等． 【典例分析1】(多选)(2020·四川宜宾市第二次诊断)如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一沿水平方向的电场，MN 是其中的一条直线，线上有A 、B 、C 三点，一带电荷量为＋2×10－3 C 、质量为1×10－3 kg 的小物块从A 点由静止释放，沿MN 做直线运动，其运动的v －t 图象如图乙所示，其中B 点处的切线斜率最大(图中标出了该切线)，C 点处的切线平行于t 轴，运动过程中小物块电荷量保持不变，则下列说法中正确的是( )A ．A 、B 两点电势差U AB ＝－4 VB ．小物块从B 点到C 点电场力做的功W ＝10－2 J C ．B 点为AC 间电场强度最大的点，场强大小E ＝1 V/m D ．由A 到C 的过程中小物块的电势能先减小后变大 【答案】 BC【解析】 从A 到B 由动能定理：qU AB ＝12mv B 2，解得U AB ＝4 V ，选项A 错误；小物块从B 点到C 点电场力做的功W BC ＝12mv C 2－12mv B 2＝10－2 J ，选项B 正确；在B 点的加速度最大，则所受的电场力最大，则由图象：a ＝Δv Δt ＝45－3 m/s 2＝2 m/s 2；由Eq ＝ma ，解得E ＝1 V/m ，选项C 正确；由A 到C 的过程中小物块的动能一直增大，电场力一直做正功，则电势能一直减小，选项D 错误．【典例分析2】(2020·超级全能生11月联考)一带电粒子仅在电场力作用下从A 点开始以初速度为-v 0做直线运动，其v -t 图像如图所示。

静电场模型一、夯实基础知识1、深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。

(1)库仑定律:真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

即：221r q kq F =其中k 为静电力常量， k =9.0×10 9 N m 2/c 2成立条件:①真空中（空气中也近似成立），②点电荷。

即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。

（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r 都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r ）。

(2)电荷守恒定律:系统与外界无电荷交换时，系统的电荷代数和守恒。

2、深刻理解电场的力性质。

电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。

电场强度E 是描述电场的力的性质的物理量。

⑴定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F 跟它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。

qFE=这是电场强度的定义式，适用于任何电场。

其中的q 为试探电荷（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。

电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。

⑵点电荷周围的场强公式是：2r kQE =，其中Q 是产生该电场的电荷，叫场源电荷。

⑶匀强电场的场强公式是：dUE =，其中d 是沿电场线方向上的距离。

3、深刻理解电场的能性质。

（1）电势φ：是描述电场能的性质的物理量。

○1电势定义为φ=qE，是一个没有方向意义的物理量，电势有高低之分，按规定：正电荷在电场中某点具有的电势能越大，该点电势越高 。

○2电势的值与零电势的选取有关，通常取离电场无穷远处电势为零；实际应用中常取大地电势为零。

○3当存在几个“场源”时，某处合电场的电势为各“场源”在此处电场的电势的代数和 。

○4电势差，A 、B 间电势差U AB =ΦA -ΦB ;B 、A 间电势差U BA =ΦB -ΦA ，显然U AB =-U BA ，电势差的值与零电势的选取无关。

电学图像1．(多选)(2018·全国卷Ⅲ)如图甲，在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ，R 在PQ 的右侧。

导线PQ 中通有正弦交流电i ，i 的变化如图乙所示，规定从Q 到P 为电流正方向。

导线框R 中的感应电动势( )A ．在t ＝T 4时为零B ．在t ＝T 2时改变方向C ．在t ＝T2时最大，且沿顺时针方向D ．在t ＝T 时最大，且沿顺时针方向解析 由i ­t 图像可知，在t ＝T 4时，Δi Δt ＝0，此时穿过导线框R 的磁通量的变化率ΔΦΔt＝0，由法拉第电磁感应定律可知，此时导线框R 中的感应电动势为0，选项A 正确；同理在t ＝T 2和t ＝T 时，Δi Δt 为最大值，ΔΦΔt为最大值，导线框R 中的感应电动势为最大值，不改变方向，选项B 错误；根据楞次定律，t ＝T2时，导线框R 中的感应电动势的方向为顺时针方向，而t ＝T 时，导线框R 中的感应电动势的方向为逆时针方向，选项C 正确，选项D 错误。

答案 AC2．(多选)(2019·河北石家庄二模)在如图所示的电路中，R 0为定值电阻，R 为光敏电阻(光照减弱时阻值增大)，C 为电容器。

现减弱对光敏电阻R 光照的强度，下列说法正确的是( )A ．电流表的示数减小B ．电容器C 的电荷量增大 C ．电压表的示数变小D ．电源内部消耗的功率变大解析 减弱对光敏电阻R 光照的强度，R 阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可得路端电压增大，即电压表示数增大，总电流减小，即电流表示数减小，电容器两端的电压增大，根据C ＝Q U以及C 不变，U 增大可得Q 增大，电源内部消耗的电功率P ＝I 2r ，I 减小，内阻不变，所以P 减小，故A 、B 正确。

答案 AB3．(2019·陕西咸阳二模)如图甲所示，匝数n ＝2的金属线圈(电阻不计)围成的面积为20 cm 2，线圈与R ＝2 Ω的电阻连接，置于竖直向上、均匀分布的磁场中。

专题强化十静电场中的图像问题【专题解读 1.本专题主要复习静电场中的图像问题，利用图像分析静电场的力的性质和能的性质。

2.通过本专题的学习，可以培养同学们通过“数形结合思想”分析电场的性质。

题型一v－t图像根据v－t图像的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，可确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化。

【例1(2021·河北“五个一名校联盟”模拟)如图1所示，a、b为等量同种点电荷Q1、Q2连线的三等分点，重力不计的带电粒子从a点由静止释放，沿ab方向运动。

则带电粒子从a运动到b的过程中，其速度随时间变化的图像可能正确的是()图1答案 B解析因为等量同种电荷的连线中点处电场强度为零，所以带电粒子从a运动到b的过程中，电场力先减小后增大，对称分布，速度图像的斜率先减小后增大，并且图像对称，故选项B正确。

【针对训练1(2021·河南新乡市摸底)如图2甲所示，在真空中，两个带电荷量均为q＝1×10－3 C 的负点电荷P、Q固定于光滑绝缘水平面上，将该平面上一质量m＝10 g、电荷量为1×10－3 C的带正电小球(视为质点)从a点由静止释放，小球沿两电荷连线的中垂线运动到两电荷连线的中点O，其从a点运动到O点的v－t 图像如图乙中实线所示，其经过b 点时对应的图线切线斜率最大，如图中虚线所示，则下列分析正确的是( )图2A ．在两电荷的连线上，O 点的电场强度最小，电势最低B ．b 点的电场强度大小为10 V/mC ．a 、b 两点间的电势差为45 VD ．在从a 点运动到O 点的过程中，小球受到电荷P 的作用力先增大后减小 答案 C解析 点电荷在与其距离为r 处的电场强度大小E ＝kQ r 2，故两点电荷在O 点的合电场强度为0，沿电场线方向电势降低，O 点的电势最高，选项A 错误；在v －t图像上图线的斜率表示加速度，在b 点，a b ＝Δv Δt ＝1.5 m/s 2，根据牛顿第二定律有qE b ＝ma b ，解得E b ＝15 V/m ，选项B 错误；小球从a 点运动到b 点的过程，根据动能定理有qU ab ＝12m v 2b －12m v 2a ，由图乙可知v b ＝3 m/s ，解得U ab ＝45 V ，选项C正确；在小球从a 点运动到O 点的过程中，小球与电荷P 间的距离一直减小，所以受到电荷P 的作用力一直增大，选项D 错误。