高三物理二轮高频考点冲刺突破专题03三大力场中的直线运动(原卷版+解析)

2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破专题03三大力场中的直线运动专练目标专练内容目标1高考真题（1T—6T）目标1重力场中的直线运动（7T—12T）目标2电场中的直线运动（13T—18T）目标3磁场中的直线运动（19T—24T）【典例专练】高考真题1．（2022全国卷）长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶，速率为v0，要通过前方一长为L的隧道，当列车的任一部分处于隧道内时，列车速率都不允许超过v（v<v0）。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a，则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为（

）A． B．C． D．2．（2022河北卷）科学训练可以提升运动成绩，某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中，速度v与时间t的关系图像如图所示。由图像可知（）A．时间内，训练后运动员的平均加速度大B．时间内，训练前、后运动员跑过的距离相等C．时间内，训练后运动员的平均速度小D．时刻后，运动员训练前做减速运动，训练后做加速运动3．（2022辽宁卷）如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10m/s2。下列v0、μ值可能正确的是（）A．v0=2.5m/s B．v0=1.5m/s C．μ=0.28 D．μ=0.254．（2021海南卷）如图，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为、，P与桌面间的动摩擦因数，重力加速度。则推力F的大小为（）A． B． C． D．5．（2022重庆卷）如图1所示，光滑的平行导电轨道水平固定在桌面上，轨道间连接一可变电阻，导体杆与轨道垂直并接触良好（不计杆和轨道的电阻），整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动，两次运动中拉力大小与速率的关系如图2所示。其中，第一次对应直线①，初始拉力大小为F0，改变电阻阻值和磁感应强度大小后，第二次对应直线②，初始拉力大小为2F0，两直线交点的纵坐标为3F0。若第一次和第二次运动中的磁感应强度大小之比为k、电阻的阻值之比为m、杆从静止开始运动相同位移的时间之比为n，则k、m、n可能为（

）A．k=2、m=2、n=2 B．C． D．6．（2021山东卷）如图所示，电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上。区域Ⅰ、Ⅱ中磁场方向均垂直斜面向上，Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加，Ⅱ区中为匀强磁场。阻值恒定的金属棒从无磁场区域中a处由静止释放，进入Ⅱ区后，经b下行至c处反向上行。运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好。在第一次下行和上行的过程中，以下叙述正确的是（）A．金属棒下行过b时的速度大于上行过b时的速度B．金属棒下行过b时的加速度大于上行过b时的加速度C．金属棒不能回到无磁场区D．金属棒能回到无磁场区，但不能回到a处重力场中的直线运动7．两同学用手机上安装的声音秒表软件测量声速，声音秒表检测到第一次声音时开始计时，第二次声音时停止计时，如图所示，A、B、C、D在一条直线上，将两个手机放置在相距为的B、C两点，一同学在A处拍手一次、D处的同学听到声音后过了一段时间后也拍手一次，B、C两处的手机秒表计时值分别为和，则声速为（）A． B． C． D．8．汽车在平直的公路上沿直线运动。时刻，司机发现前方出现事故踩下刹车踏板，车辆立即开始做匀减速运动，这一过程中汽车的位移时间图像如图所示。下列说法中正确的是（）A．后汽车开始做匀速运动B．汽车匀减速运动的加速度大小为C．内，汽车平均速度的大小为D．内，汽车平均速度的大小为9．2022年10月12日，神舟十四号乘务组的三位老师给全国的中小学生进行了第三次太空授课，展示了在完全失重状态下神奇的实验现象。如图为航天员老师在空间站内进行毛细现象演示的实验。航天员老师将3根粗细不同的玻璃管插入到水中，水在液体表面张力的作用下，会快慢不同地充满整根玻璃管，已知水在不同玻璃管内的表面张力大小与玻璃管的半径成正比，即，关于水在玻璃管中的运动，下列说法正确的是（）A．水沿玻璃管做匀加速运动B．水沿玻璃管先做匀加速运动后做匀速运动C．在粗细不同的玻璃管中的相同高度处，粗管中水的加速度小于细管中水的加速度D．在粗细不同的玻璃管中的相同高度处，粗管中水的加速度大于细管中水的加速度10．雄安新区容东片区位于容城县城以东是雄安新区先期启动建设的片区之一，目前已进入热火朝天的建设阶段、塔吊林立。十分壮观。假设其中某台塔吊上安装有力传感器，力传感器记录了缆绳上拉力随时间变化的规律，考虑空气阻力，如图所示，则此过程中货物的速度、加速度、位移及机械能随时的变化规律可能正确的是（）A． B．C． D．11．如图所示，质量为M=1kg的物块放在水平桌面上，桌面的左端固定一光滑定滑轮，轻绳绕过定滑轮，一端连接在物块上，另一端吊着质量为m的小球，物块与滑轮间的轻绳水平。由静止释放物块，当小球的质量为0.5kg时，物块由静止开始到在水平桌面上运动0.5m所用的时间为1s。已知重力加速度大小g取10m/s2，不计空气阻力，物块与水平桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（）A．要使物块能运动，小球的质量至少为0.3kgB．要使物块能运动，小球的质量至少为0.35kgC．无论小球的质量多大，轻绳的拉力不可能超过13ND．无论小球的质量多大，轻绳的拉力不可能超过13.5N12．一根不可伸长的轻软细绳上端固定在列车的天花板上，其下端系一小球（可看作质点）。当列车以加速度a向左做匀加速直线运动时，细绳偏离竖直方向的摆角为θ，如图甲所示。观察发现，当加速度a不同时，θ亦不同，据此可以制作一个加速度计，如图乙所示，其中OA沿竖直方向、OE沿水平方向，OB、OC和OD为∠AOE的四等分线，对应的加速度分别为aB、aC、aD，取重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．该加速度计的量程为0~∞B．aC＝gC．aD＝3aBD．电场中的直线运动13．如图所示，挡板MN与水平方向夹角为，空间存在着与水平方向成角斜向右下的匀强电场，场强为。一光滑绝缘、长度未知的轻杆，一端固定在过O点的转轴上，可绕O点转动，转轴垂直于纸面，另一端与挡板MN接触，O点距挡板的距离为。将一个质量为，的小球套在轻杆上，从O点静止释放，则小球沿杆到达挡板的最短时间及此时对应的杆长为（）A．， B．，C．， D．，14．如图所示，电荷量为－q、质量为m的滑块，沿固定绝缘斜面匀加速下滑。现加一竖直向上的匀强电场，电场强度为E，下列判断正确的是（）A．物体可能匀速下滑 B．物体将沿斜面减速下滑C．物体将沿斜面以原加速度加速下滑 D．物体将沿斜面以更大的加速度加速下滑15．如图所示，一质量为、电荷量为的小球在电场强度为、区域足够大的匀强电场中，以初速度沿在竖直面内做匀变速直线运动。与水平面的夹角为，重力加速度为，且，则（）A．电场方向竖直向上B．小球运动的加速度大小为C．小球上升的最大高度为D．若小球在初始位置的电势能为零，则小球电势能的最大值为16．如图所示为竖直面内固定的两水平粗糙管道，质量的带电小球套在紧挨地面的管道上，且通过原长、动度系数的弹簧与上方管道相连，空间存在水平向左的匀强电场（图中未画出），电场强度。将小球从A点无初速度释放，小球恰好能运动到C点。已知小球所带电荷量为，，OC，OA关于OB对称，，重力加速度g取。则在小球从A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是（

）A．O、C两点间的电势差为 B．小球在B点时的速度最大C．小球克服摩擦力做的功为 D．小球所受的摩擦力先减小后增大17．如图甲所示，一质量、电荷量的物块静止在绝缘的粗糙水平面上，在物块所在的足够大的空间内，加一与水平方向成、斜向右下的匀强电场，电场强度。物块在电场力的作用下开始运动。物块运动过程中还受到空气阻力，其大小与速度的大小成正比。物块的加速度与速度的关系如图乙所示。已知，，重力加速度取。则以下判断正确的是（）A．物块与水平面间的动摩擦因数B．时物块的受到的空气阻力大小为C．时物块的受到的空气阻力大小为D．空气阻力与速度的比例系数为18．如图所示，用绝缘材料做成的光滑圆环固定在竖直平面内，O为圆心，AOC、AB、BC均为用绝缘材料做成的光滑细杆，AB杆竖直，AB与AC的夹角θ=37°，整个空间存在水平方向的匀强电场（未画出）。现将两个质量均为m、带电量均为+q的环分别套在AC、AB两根细杆上，并从A处同时由静止释放，结果两环经相同时间t分别滑到C、B两处。若不计环之间的库仑力，重力加速度为g，sin37°=0.6，则下列说法正确的是（）A．匀强电场方向一定水平向右B．匀强电场的电场强度大小为E=C．若把环套在BC杆上且从B处由静止释放，则环滑到C处时间大于tD．若把环套在BC杆上且从B处由静止释放，则环滑到C处时间等于t磁场中的直线运动19．如图所示，两根足够长的平行直导轨AB、CD与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，A、C两点间接有阻值为R的定值电阻，一根质量均匀分布的直金属杆放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，金属杆的阻值为r，其余部分电阻不计，金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现将外力F沿与导轨平行的方向作用在金属杆上，让其由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动，则下列外力F与作用时间t的图像中正确的是（）A． B．C． D．20．如图所示，足够长的固定绝缘粗细均匀的直管道水平放置，横截面为正方形，里面放有带正电的立方体物块。物块的质量为m，电荷量为q，边长稍微小于管道横截面的边长，与管道间的动摩擦因数为μ，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于管道的前后面。现对物块施加水平向右的力F，使物块自静止开始以大小为a的加速度向右做匀加速直线运动，已知重力加速度为g，对物块运动过程的说法正确的是（）A．力F随时间先均匀减小，后均匀增大B．力F的最小值为零C．自开始运动至F最小的过程中，物块的位移大小为D．自开始运动至F最小的过程中，力F对物块的冲量大小为21．如图所示，在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m、电荷量为＋q，电场强度为E，磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。小球由静止开始下滑直到稳定的过程中（）A．小球的加速度一直减小B．小球的机械能和电势能的总和保持不变C．下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是D．小球向下运动的稳定速度为22．如图所示，一质量为m、电荷量为＋q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图像是（）A． B．C． D．23．如图甲所示，空间存在竖直向上的匀强磁场，导体棒a与间距为L=0.1m的水平金属导轨垂直放置，计时开始a受到水平向右的拉力F，从静止开始一直以加速度a=5m/s2向右做匀加速直线运动，t=0时刻拉力为，时刻拉力为F1=2N。如图乙所示，空间存在竖直向上的匀强磁场，导体棒b、c与间距为L=0.1m的水平金属导轨垂直放置，计时开始b受到水平向右的恒定的拉力F的作用，b、c都从静止开始做加速直线运动，t1时刻b的速度正好达到v0=10m/s，c的速度正好达到0.5v0，t1以后b、c达到稳定的运动状态，t2时刻b的速度正好达到2v0，图甲、图乙的磁感应强度相同均为B，导轨光滑足够长，a、b、c的电阻相等均为R=10Ω，质量相等均为m，其它部分的电均忽略不计，下列说法正确的是（）A．导体棒a受到的拉力F与时间t的关系式为B．磁感应强度B=20TC．t1以后b、c的速度差值逐渐增大D．t1到t2的时间间隔为8s24．如图所示，两根足够长且相互平行的光滑长直金属导轨固定在与水平面成的绝缘斜面上，在导轨的右上端分别接入阻值为R的电阻、电动势为E、内阻不计的电源和电容为C的电容器（电容器不会被击穿），导轨上端用单刀多掷开关可以分别连接电阻、电源和电容。质量为m、长为L、阻值也为R的金属杆ab锁定于导轨上，与导轨垂直且接触良好，解除ab锁定后，其运动时始终与CD平行，不计导轨的电阻和空气阻力，整个导轨处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，重力加速度g。则下列说法正确的是（）A．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆最大速度为B．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆ab一定沿轨道向下加速C．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆做匀加速直线运动D．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则在内金属杆运动的位移为2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破专题03三大力场中的直线运动专练目标专练内容目标1高考真题（1T—6T）目标1重力场中的直线运动（7T—12T）目标2电场中的直线运动（13T—18T）目标3磁场中的直线运动（19T—24T）【典例专练】高考真题1．（2022全国卷）长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶，速率为v0，要通过前方一长为L的隧道，当列车的任一部分处于隧道内时，列车速率都不允许超过v（v<v0）。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a，则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为（

）A． B．C． D．【答案】C【详解】由题知当列车的任一部分处于隧道内时，列车速率都不允许超过v（v<v0），则列车进隧道前必须减速到v，则有v=v0-2at1解得在隧道内匀速有列车尾部出隧道后立即加速到v0，有v0=v+at3解得则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为故选C。2．（2022河北卷）科学训练可以提升运动成绩，某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中，速度v与时间t的关系图像如图所示。由图像可知（）A．时间内，训练后运动员的平均加速度大B．时间内，训练前、后运动员跑过的距离相等C．时间内，训练后运动员的平均速度小D．时刻后，运动员训练前做减速运动，训练后做加速运动【答案】D【详解】A．根据图像的斜率表示加速度，由题图可知时间内，训练后运动员的平均加速度比训练前的小，故A错误；B．根据图像围成的面积表示位移，由题图可知时间内，训练前运动员跑过的距离比训练后的大，故B错误；C．根据图像围成的面积表示位移，由题图可知时间内，训练后运动员的位移比训练前的位移大，根据平均速度等于位移与时间的比值，可知训练后运动员的平均速度大，故C错误；D．根据图像可直接判断知，时刻后，运动员训练前速度减小，做减速运动；时刻后，运动员训练后速度增加，做加速运动，故D正确。故选D。3．（2022辽宁卷）如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10m/s2。下列v0、μ值可能正确的是（）A．v0=2.5m/s B．v0=1.5m/s C．μ=0.28 D．μ=0.25【答案】B【详解】AB．物块水平沿中线做匀减速直线运动，则由题干知x=1m，t=1s，v>0代入数据有v0<2m/s故A不可能，B可能；CD．对物块做受力分析有a=-μg，v2-v02=2ax整理有v02-2ax>0由于v0<2m/s可得μ<0.2故CD不可能。故选B。4．（2021海南卷）如图，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为、，P与桌面间的动摩擦因数，重力加速度。则推力F的大小为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】P静止在水平桌面上时，由平衡条件有；推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半，即故Q物体加速下降，有可得而P物体将有相同的加速度向右加速而受滑动摩擦力，对P由牛顿第二定解得故选A。5．（2022重庆卷）如图1所示，光滑的平行导电轨道水平固定在桌面上，轨道间连接一可变电阻，导体杆与轨道垂直并接触良好（不计杆和轨道的电阻），整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动，两次运动中拉力大小与速率的关系如图2所示。其中，第一次对应直线①，初始拉力大小为F0，改变电阻阻值和磁感应强度大小后，第二次对应直线②，初始拉力大小为2F0，两直线交点的纵坐标为3F0。若第一次和第二次运动中的磁感应强度大小之比为k、电阻的阻值之比为m、杆从静止开始运动相同位移的时间之比为n，则k、m、n可能为（

）A．k=2、m=2、n=2 B．C． D．【答案】C【详解】由题知杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动，则在v=0时分别有，则第一次和第二次运动中，杆从静止开始运动相同位移的时间分别为，则第一次和第二次运动中根据牛顿第二定律有，整理有则可知两次运动中F—v图像的斜率为，则有故选C。6．（2021山东卷）如图所示，电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上。区域Ⅰ、Ⅱ中磁场方向均垂直斜面向上，Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加，Ⅱ区中为匀强磁场。阻值恒定的金属棒从无磁场区域中a处由静止释放，进入Ⅱ区后，经b下行至c处反向上行。运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好。在第一次下行和上行的过程中，以下叙述正确的是（）A．金属棒下行过b时的速度大于上行过b时的速度B．金属棒下行过b时的加速度大于上行过b时的加速度C．金属棒不能回到无磁场区D．金属棒能回到无磁场区，但不能回到a处【答案】ABD【详解】AB．在I区域中，磁感应强度为，感应电动势感应电动势恒定，所以导体棒上的感应电流恒为导体棒进入Ⅱ区域后，导体切割磁感线，产生一个感应电动势，因为导体棒到达点后又能上行，说明加速度始终沿斜面向上，下行和上行经过点的受力分析如图设下行、上行过b时导体棒的速度分别为，，则下行过b时导体棒切割磁感线产生的感应电流为下行过b时导体棒上的电流为下行过b时，根据牛顿第二定律可知上行过b时，切割磁感线的产出的感应电动势为上行过b时导体棒上的电流为根据牛顿第二定律可知比较加速度大小可知由于段距离不变，下行过程中加速度大，上行过程中加速度小，所以金属板下行过经过点时的速度大于上行经过点时的速度，AB正确；CD．导体棒上行时，加速度与速度同向，则导体棒做加速度减小的加速度运动，则一定能回到无磁场区。由AB分析可得，导体棒进磁场Ⅱ区（下行进磁场）的速度大于出磁场Ⅱ区（下行进磁场）的速度，导体棒在无磁场区做加速度相同的减速运动则金属棒不能回到处，C错误，D正确。故选ABD。重力场中的直线运动7．两同学用手机上安装的声音秒表软件测量声速，声音秒表检测到第一次声音时开始计时，第二次声音时停止计时，如图所示，A、B、C、D在一条直线上，将两个手机放置在相距为的B、C两点，一同学在A处拍手一次、D处的同学听到声音后过了一段时间后也拍手一次，B、C两处的手机秒表计时值分别为和，则声速为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】设声速为，D处的同学听到声音后过了时间后也拍手，根据题意有，联立可得解得故选A。8．汽车在平直的公路上沿直线运动。时刻，司机发现前方出现事故踩下刹车踏板，车辆立即开始做匀减速运动，这一过程中汽车的位移时间图像如图所示。下列说法中正确的是（）A．后汽车开始做匀速运动B．汽车匀减速运动的加速度大小为C．内，汽车平均速度的大小为D．内，汽车平均速度的大小为【答案】D【详解】A．根据题意，2t0后汽车的位置不发生变化，即汽车保持静止状态，故A错误；B．t0~2t0时间内，汽车做匀减速直线运动，根据速度时间关系可得故B错误；C．0~t0时间内，汽车做匀速直线运动，汽车的瞬时速度与平均速度相等，即故C错误；D．根据平均速度的计算公式；解得故D正确。故选D。9．2022年10月12日，神舟十四号乘务组的三位老师给全国的中小学生进行了第三次太空授课，展示了在完全失重状态下神奇的实验现象。如图为航天员老师在空间站内进行毛细现象演示的实验。航天员老师将3根粗细不同的玻璃管插入到水中，水在液体表面张力的作用下，会快慢不同地充满整根玻璃管，已知水在不同玻璃管内的表面张力大小与玻璃管的半径成正比，即，关于水在玻璃管中的运动，下列说法正确的是（）A．水沿玻璃管做匀加速运动B．水沿玻璃管先做匀加速运动后做匀速运动C．在粗细不同的玻璃管中的相同高度处，粗管中水的加速度小于细管中水的加速度D．在粗细不同的玻璃管中的相同高度处，粗管中水的加速度大于细管中水的加速度【答案】C【详解】A．设管中水的高度为h，则水的质量由于张力为且水处于完全失重，故故随着水的上升，h增大，那么a减小，A错误；B．水沿玻璃管做减速运动，不是匀加后匀速，B错误；C．由可知，当h相同时，r越小a越大，r越大a越小，故粗管中水的加速度小于细管中水的加速度（相同高度处），C正确；D．在粗细不同的玻璃管中的相同高度处，粗管中水的加速度应小于细管中水的加速度，D错误。故选C。10．雄安新区容东片区位于容城县城以东是雄安新区先期启动建设的片区之一，目前已进入热火朝天的建设阶段、塔吊林立。十分壮观。假设其中某台塔吊上安装有力传感器，力传感器记录了缆绳上拉力随时间变化的规律，考虑空气阻力，如图所示，则此过程中货物的速度、加速度、位移及机械能随时的变化规律可能正确的是（）A． B．C． D．【答案】AB【详解】AB．对货物进行受力分析有，时加速度大小不变方向向上，货物向上做匀加速，合外力等于零，此时加速度为零，货物匀速运动速度向上，拉力小于重力，加速度向下，货物做匀减速运动，同时此段时间较长，货物速度反向开始向下运动，拉力等于重力，此时加速度又变为零，货物速度向下做匀速运动，当时拉力大于重力，货物做向下的匀减速运动，此时加速度又向上，AB正确；C．货物在时向上做匀速运动，位移增加，图中不符，C错误；D．货物在时向上做匀速运动，此时拉力做正功，物体动能虽然不变，但是重力势能随着高度的增大在增加，所以机械能也在增大，图中不符，D错误。故选AB。11．如图所示，质量为M=1kg的物块放在水平桌面上，桌面的左端固定一光滑定滑轮，轻绳绕过定滑轮，一端连接在物块上，另一端吊着质量为m的小球，物块与滑轮间的轻绳水平。由静止释放物块，当小球的质量为0.5kg时，物块由静止开始到在水平桌面上运动0.5m所用的时间为1s。已知重力加速度大小g取10m/s2，不计空气阻力，物块与水平桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（）A．要使物块能运动，小球的质量至少为0.3kgB．要使物块能运动，小球的质量至少为0.35kgC．无论小球的质量多大，轻绳的拉力不可能超过13ND．无论小球的质量多大，轻绳的拉力不可能超过13.5N【答案】BD【详解】AB．当小球质量为0.5kg时，整体受力分析得且联立解得要使物块运动，小球至少为故A错误，B正确；CD．对物块受力分析可知；联立解得当小球质量增大时，绳子拉力在逐渐增大，最大值为，故C错误，D正确。故选BD。12．一根不可伸长的轻软细绳上端固定在列车的天花板上，其下端系一小球（可看作质点）。当列车以加速度a向左做匀加速直线运动时，细绳偏离竖直方向的摆角为θ，如图甲所示。观察发现，当加速度a不同时，θ亦不同，据此可以制作一个加速度计，如图乙所示，其中OA沿竖直方向、OE沿水平方向，OB、OC和OD为∠AOE的四等分线，对应的加速度分别为aB、aC、aD，取重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．该加速度计的量程为0~∞B．aC＝gC．aD＝3aBD．【答案】ABD【详解】A．当加速度为0时，小球处于点A，对小球受力分析解得当时，加速度为，小球处于E，故量程为，故A正确；B．C点时，代入数据得aC＝g故B正确；C．B点时，，D点时，解得，故，故C错误，D正确。故选ABD。电场中的直线运动13．如图所示，挡板MN与水平方向夹角为，空间存在着与水平方向成角斜向右下的匀强电场，场强为。一光滑绝缘、长度未知的轻杆，一端固定在过O点的转轴上，可绕O点转动，转轴垂直于纸面，另一端与挡板MN接触，O点距挡板的距离为。将一个质量为，的小球套在轻杆上，从O点静止释放，则小球沿杆到达挡板的最短时间及此时对应的杆长为（）A．， B．，C．， D．，【答案】C【详解】电场力与重力合力F与MN夹角为斜向左下，如图所示设轻杆与ON方向夹角为，小球的位移为沿杆方向加速度为则根据三角函数知识，可得当时间最短为，对应小球位移为故选C。14．如图所示，电荷量为－q、质量为m的滑块，沿固定绝缘斜面匀加速下滑。现加一竖直向上的匀强电场，电场强度为E，下列判断正确的是（）A．物体可能匀速下滑 B．物体将沿斜面减速下滑C．物体将沿斜面以原加速度加速下滑 D．物体将沿斜面以更大的加速度加速下滑【答案】D【详解】加电场之前，对滑块受力分析得；又解得且所以加电场之后，对滑块的受力分析为；又解得又解得所以加一竖直向上的匀强电场后，物体将沿斜面以更大的加速度加速下滑。故选D。15．如图所示，一质量为、电荷量为的小球在电场强度为、区域足够大的匀强电场中，以初速度沿在竖直面内做匀变速直线运动。与水平面的夹角为，重力加速度为，且，则（）A．电场方向竖直向上B．小球运动的加速度大小为C．小球上升的最大高度为D．若小球在初始位置的电势能为零，则小球电势能的最大值为【答案】C【详解】AB．小球做匀变速直线运动，合力应与速度在同一直线上，即在直线上，因，所以电场力与重力关于对称，根据数学知识可知，电场力与水平方向的夹角应为，受力情况如图所示合力沿方向向下，大小为，所以加速度大小为，方向沿向下，AB错误；C．小球做匀减速直线运动，由运动学公式可得最大位移为则小球上升的最大高度为C正确；D．若小球在初始位置的电势能为零，在减速运动至速度为零的过程中，小球克服电场力做功和克服重力做功是相等的，由能量的转化与守恒可知，小球的初动能一半转化为电势能，一半转化为重力势能，初动能为，小球的最大电势能为，D错误。故选C。16．如图所示为竖直面内固定的两水平粗糙管道，质量的带电小球套在紧挨地面的管道上，且通过原长、动度系数的弹簧与上方管道相连，空间存在水平向左的匀强电场（图中未画出），电场强度。将小球从A点无初速度释放，小球恰好能运动到C点。已知小球所带电荷量为，，OC，OA关于OB对称，，重力加速度g取。则在小球从A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是（

）A．O、C两点间的电势差为 B．小球在B点时的速度最大C．小球克服摩擦力做的功为 D．小球所受的摩擦力先减小后增大【答案】ACD【详解】A．根据可得故A正确；B．在B点，根据竖直方向上有因此支持力为零，摩擦力也为零，水平方向上有解得故B点的加速度不为零，在B点的速度不为最大，故B错误；C．弹簧在A、C两点一样，因此弹性势能一样，根据动能定理解得D．在AB阶段，设弹簧和竖直方向夹角为，则竖直方向上解得又因为所以从A到B，变小，摩擦力越来越小。而从B到C，竖直方向有解得又因为所以所以从B到C，变大，摩擦力越来越大，故D正确。故选ACD。17．如图甲所示，一质量、电荷量的物块静止在绝缘的粗糙水平面上，在物块所在的足够大的空间内，加一与水平方向成、斜向右下的匀强电场，电场强度。物块在电场力的作用下开始运动。物块运动过程中还受到空气阻力，其大小与速度的大小成正比。物块的加速度与速度的关系如图乙所示。已知，，重力加速度取。则以下判断正确的是（）A．物块与水平面间的动摩擦因数B．时物块的受到的空气阻力大小为C．时物块的受到的空气阻力大小为D．空气阻力与速度的比例系数为【答案】ABD【详解】A．在时，物块的速度为零，空气阻力为零，根据牛顿第二定律可得又联立解得，A正确；B．由图乙可知，时物块的加速度为根据牛顿第二定律可得解得，B正确；C．由图乙可知，时物块的加速度为根据牛顿第二定律可得联立解得，C错误；D．根据题意有当时，，可得空气阻力与速度的比例系数为，D正确。故选ABD。18．如图所示，用绝缘材料做成的光滑圆环固定在竖直平面内，O为圆心，AOC、AB、BC均为用绝缘材料做成的光滑细杆，AB杆竖直，AB与AC的夹角θ=37°，整个空间存在水平方向的匀强电场（未画出）。现将两个质量均为m、带电量均为+q的环分别套在AC、AB两根细杆上，并从A处同时由静止释放，结果两环经相同时间t分别滑到C、B两处。若不计环之间的库仑力，重力加速度为g，sin37°=0.6，则下列说法正确的是（）A．匀强电场方向一定水平向右B．匀强电场的电场强度大小为E=C．若把环套在BC杆上且从B处由静止释放，则环滑到C处时间大于tD．若把环套在BC杆上且从B处由静止释放，则环滑到C处时间等于t【答案】BD【详解】AB．两环在杆上做匀加速直线运动，在AB杆上的环加速度大小为运动位移为h，有AC杆上环运动的位移为因为下滑时间相同，由可知所以环必受到方向向左的电场力，由于环带正电，则匀强电场方向向左；对AC杆上的环有解得故A错误，B正确；CD．对BC杆上的环分析有；又解得即环滑到C处的时间也等于t，故C错误，D正确。故选BD。磁场中的直线运动19．如图所示，两根足够长的平行直导轨AB、CD与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，A、C两点间接有阻值为R的定值电阻，一根质量均匀分布的直金属杆放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，金属杆的阻值为r，其余部分电阻不计，金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现将外力F沿与导轨平行的方向作用在金属杆上，让其由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动，则下列外力F与作用时间t的图像中正确的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】分析金属杆在运动过程中的受力情况可知，金属杆受重力mg、导轨的支持力FN、外力F、摩擦力Ff和安培力F安的共同作用，金属杆沿导轨方向向上运动，由牛顿第二定律有又F安＝B0IL，I＝＝所以F安＝B0IL＝；Ff＝μmgcosθ所以有F－mgsinθ－－μmgcosθ＝ma又因v＝at将其代入上式可得F＝t＋mgsinθ＋μmgcosθ＋ma因此图像为一条不过原点的直线，且纵截距大于0。故选B。20．如图所示，足够长的固定绝缘粗细均匀的直管道水平放置，横截面为正方形，里面放有带正电的立方体物块。物块的质量为m，电荷量为q，边长稍微小于管道横截面的边长，与管道间的动摩擦因数为μ，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于管道的前后面。现对物块施加水平向右的力F，使物块自静止开始以大小为a的加速度向右做匀加速直线运动，已知重力加速度为g，对物块运动过程的说法正确的是（）A．力F随时间先均匀减小，后均匀增大B．力F的最小值为零C．自开始运动至F最小的过程中，物块的位移大小为D．自开始运动至F最小的过程中，力F对物块的冲量大小为【答案】ACD【详解】AB．自物块开始运动至力F最小，物块受力如图所示，竖直方向水平方向又所以力F和时间t为一次函数关系，随时间t的连续均匀减小当时力F最小，最小值设为，则之后管道支持方向变为向下，用同样的方法分析可得出，力F随时间又均匀增大，A正确，B错误；C．自开始运动至F最小的过程中，物块经过的位移，C正确；D．物块刚开始运动时力F最大，最大值设为，根据牛顿第二定律有力F随时间先均匀减小，所以，D正确。故选ACD。21．如图所示，在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m、电荷量为＋q，电场强度为E，磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。小球由静止开始下滑直到稳定的过程中（）A．小球的加速度一直减小B．小球的机械能和电势能的总和保持不变C．下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是D．小球向下运动的稳定速度为【答案】CD【详解】A．小球静止时只受静电力、重力、弹力及摩擦力，静电力水平向左，弹力水平向右，摩擦力竖直向上；开始时，对小球，由牛顿第二定律有mg-μEq=ma小球的加速度为a=g-小球速度增大，受到洛伦兹力，由左手定则可知，洛伦兹力向右，故水平方向弹力将减小，摩擦力减小，故加速度先增大，故A错误；B．在下降过程中有摩擦力做功，故有部分能量转化为内能，故小球的机械能和电势能的总和将减小，故B错误；C．当洛伦兹力大小等于静电力时，摩擦力为零，此时加速度为g，达到最大；此后速度继续增大，则洛伦兹力增大，水平方向上的弹力增大，摩擦力将增大，加速度将减小，直到加速度减小为零后做匀速直线运动；故加速度为最大加速度的一半时有两种情况，一种是洛伦兹力小于静电力的情况，另一种是洛伦兹力大于静电力的情况，当洛伦兹力小于静电力时有解得当洛伦兹力大于静电力时有解得故C正确；D．当加速度等于零时，速度最大且保持稳定，有mg=μ(Bqv3-Eq)解得v3=故D正确。故选CD。22．如图所示，一质量为m、电荷量