备考2022年高考物理复习攻略之方法汇总专题07模拟图示法含解析201908231292

专题07模拟图示法目录1.无中生有法12.场景还原法7　　物理现象或物理过程如果用图示的方法直观形象地描述，便于调动学生的学习兴趣，也便于物理问题的理解与解决。有的物理现象看不见摸不着，可以用模拟图示法把客观的物理现象进行模拟还原作图，形象直观的反应物理规律；有的物理过程比较复杂，用图示法可以客观、形象地简洁描述其物理过程。模拟图示法可以分为无中生有法、场景还原法。1.无中生有法电场与磁场是客观存在的，但电场线与磁感线是假想虚拟的，它们可以根据它们的科学表达式或借助于实验结果直观形象描述出电场、磁场的力的性质与能的性质。典例1（19年北京卷）如图所示，a、b两点位于以负点电荷–Q（Q>0）为球心的球面上，c点在球面外，则（）A．a点场强的大小比b点大B．b点场强的大小比c点小C．a点电势比b点高D．b点电势比c点低【答案】D【解析】负的点电荷的电场线分布如图（过点电荷的截面图），由图可知同一球面的电势相等，电场强度大小相等。顺着电场方向，电势逐渐降低，靠近点电荷的点电场强度较小。容易知道D正确。【总结与点评】本题要模拟画出负的点电荷的电场线与等势线，依据电场线于等势线的性质来作出判定。针对训练1a（18年天津卷） 如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为，粒子在M和N时加速度大小分别为，速度大小分别为，电势能分别为。下列判断正确的是（）A．B．C．D．【答案】D【解析】根据电场线疏密判断电场强度的大小，从而判断电场力及加速度的大小，有;作出电场力和电场线方向草图如下图，根据沿电场方向电势降低，知;因为带电粒子带负电，所以;因为只在电场力作用下，所以电势能与动能之和不变，所以【总结与点评】不规则电场线是比较普遍存在的，粒子其中运动时，其轨迹是由初速度方向与受到的电场力方向来确定，要正确理解曲线运动的受力条件。针对训练1b空间有一沿轴对称分布的电场，其电场强度随变化的图像如图所示。下列说法正确的是（）（A）点的电势最低（B）点的电势最高 （C）和两点的电势相等（D）和两点的电势相等【答案】C【解析】本题的场强分布一目了然，但电势的变化情况却不甚明了，要想知道电势的变化情况，同学们要设法找寻出与本题图中场强分布相似的电场模型。在所学过的电场中，点电荷的电场是单调变化的，无需讨论。而等量同种电荷或等量异种电荷的连线上与中垂线上的场强分布复杂，需一一讨论。如果同学们对复合电场分布有一定的积累，不难发现该电场分布与等量同种电荷连线的中垂线上场强分布情况极其相似，找到这样的电场模型，问题就迎刃而解了。下面来讨论等量同种电荷连线的中垂线上场强情况，看是否与图1的电场相吻合。如图点放置同种正电荷,连线的中垂线上，容易知点场强为零，中垂线上方某一点的场强是由分场强叠加为,设合场强与分场强的夹角为，的长为,则：①②①②解得令由和积不等式得：当，即时，取得极大值在点下方与点对称的点的场强同样取得极大值，如果规定竖直向上为正方向，则点上方场强为正，点下方场强为负，以纵轴表示场强，横轴表示中垂线，点为坐标原点，就可以画出本题的场强分布图（如图2）。中垂线上点上方场强大小先增大后减小，方向向上，沿着电场线电势降低；点下方，场强先增大后减小，方向向下，沿着电场线电势也降低。由于点的上下方电势与场强具有对称性，可知本题只能选择。 【总结与点评】本题的电场强度随变化的图像表明电场强度不是单调变化的，分析其特点，可以发现它与等量同种正电荷中垂线上的电场线是一致的，中垂线上的电场强度与电势的大小关于点电荷连线对称分布，场强的最大值也是关于点电荷连线对称分布。典例2（19年全国3卷）如图，电荷量分别为q和–q（q>0）的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则（）A．a点和b点的电势相等B．a点和b点的电场强度大小相等C．a点和b点的电场强度方向相同D．将负电荷从a点移到b点，电势能增加【答案】BC【解析】画出过q和–q、a、b点所在平面电场线与等势线模拟图，由图线的对称性，以及电场线、等势线性质可以得出a点和b点的电场强度大小相等，a点和b点的电场强度方向相同。【总结与点评】本题中要注意到两个点电荷与a、b是共面的，在这个平面中画出电场线与等势线，非常直观的知道ab两点的电场强度关系以及电势的关系，要注意图线的对称性。针对训练2（2011年上海卷14题）．两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，（如图5）正确描述电势随位置变化规律的是图（）【答案】A 【解析】本题考查等量异种点电荷连线上电势的变化情况，解此题要明确电场线起于正电荷，止于负电荷，即由正电荷到负电荷、或由正电荷到无穷远电势降低，由负电荷到正电荷、或由负电荷到无穷远电势升高；连线中点与无穷远等电势且电势为零。由此知道两个等量异种电荷中点O的左侧电势取正值，而右侧电势取负值。综合考虑上述几点，选择A图象。【总结与点评】这是把电势在空间中的分布进行模拟转化，要注意到几个临界点的电势特点，也可以点电荷电势表达式来推断。典例3.（19年海南卷）如图，一段半圆形粗铜线固定在绝缘水平桌面（纸面）上，铜线所在空间有一匀强磁场，磁场方向竖直向下。当铜线通有顺时针方向电流时，铜线所受安培力的方向（）A.向前B.向后C.向左D.向右【答案】A【解析】以竖直轴为对称轴，把半圆形通电铜线对称等分，每一段通电铜线长趋近于零但不为零，每一段通电铜线可以看作直线段，对称轴两边的对称直铜线受到的安培力由左手定则确定，其方向关于对称轴对称且斜向上，合力竖直向上。由此得出半圆形通电铜线受到的合力竖直向上。【点评与总结】本题利用极限思维方法将半圆形通电铜线化曲为直，从而有利于问题的解决。也可以用等效法处理：半圆形铜线的受力与水平直径长的铜导线等效。针对训练3（18年全国1卷）如图，在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E，在y