2026届广东高考物理精选好题—压轴题专训

压轴题训练3 1．如图所示是研究小组设计的一种“圆盘电动机”。半径为的导体圆环竖直放置，圆环附近存在水平向右且垂直圆环平面的匀强磁场，磁感应强度大小为，它通过三根阻值均为的辐条与转轴固连。圆环左侧的电阻通过导线与辐条并联，电源是恒流源，能提供恒定不变的电流（箭头表示电流方向），电阻与电源S之间接有开关K；圆环的右侧有一个半径为且能与圆环随转轴一起转动的圆盘，其上绕有不可伸长的细线，下端悬挂铝块。除铝块外，其他物体质量忽略不计，不考虑任何摩擦阻力，重力加速度为。 (1)当开关K断开时，细线下面悬挂质量为的铝块，经足够长时间铝块未落地，求： ①流过电阻的电流方向； ②铝块下落的最终速度； (2)当开关K闭合时，圆盘转动，带动铝块向上运动，求 ①开关接通瞬间，单根辐条上的安培力的大小； ②此电动机可能输出的最大机械功率为多少？此时铝块质量为多大？ 2．如图所示，一长度为L、质量为M的箱子倒扣在水平地面上，箱子与地面之间的摩擦阻力可以忽略不计，初始时刻，箱子静止不动。将一质量为m（可视作质点）的小物块紧靠在箱子的左端，小物块的初速度大小为v0，方向水平向右，物块与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。物块与箱子之间的碰撞均为弹性碰撞，求： (1)求物块与箱子发生第一次碰撞前的速度大小以及碰撞后物块、箱子的速度大小。 (2)若物块与箱子的质量相等，物块的初速度大小为，求物块运动的总时间、箱子运动的总位移大小以及物块最终静止时距离箱子左端的距离大小。 (3)若物块与箱子的质量相等，为使物块最终静止时相对于箱子位于箱子中间位置，则物块的初速度大小v0需满足什么条件。 3．如图所示，质量为M＝2kg的滑槽静止在光滑的水平地面上，滑槽的AB部分是长为l＝1m的粗糙水平面，BC部分是半径为R＝0.2m的四分之一光滑圆弧轨道，滑块P置于滑槽上面的A点。一根长为L＝0.9m、不可伸长的轻质细绳一端固定于O′，另一端拴着小球Q。将小球Q拉至细绳与竖直方向成60°的位置，静止释放，小球Q到达最低点时与滑块P发生弹性碰撞且时间极短，最终物块P未离开滑槽。已知滑块P和小球Q的质量均为m＝1kg，它们均视为质点，取g＝10m/s2，忽略空气阻力，设滑块P与滑槽AB之间的动摩擦因数0＜μ＜l。 （1）求碰撞瞬间滑块P所受冲量I的大小； （2）若滑块P刚好能够滑到滑槽轨道的最高点C，求动摩擦因数μ； （3）讨论滑块P在整个运动过程中，是否有可能在某段时间里相对地面向右运动？如不可能，说明理由；如可能，试求出B向右滑动时动摩擦因数μ的取值范围。 4．如图所示，一足够长斜直轨道与圆弧轨道AB、BC相切连接并固定在地面上，C处切线水平，轨道右侧有一个顶部为圆弧形、质量为m1=0.4kg的小车。现将一质量m2=0.9kg、有卡槽的小滑块（可视为质点）在斜直轨道离地h0=4.8m处由静止释放，从C点飞出后恰好能从D点无碰撞飞入圆弧DF。已知轨道AB与BC的半径、圆弧DF的半径均为R=5m，θ1=53°，θ2=37°，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计一切阻力。 (1)求小滑块经过C点时轨道对小滑块支持力FN的大小； (2)求小滑块到达圆弧DF最低点E时速度vE的大小； (3)撤去右侧小车，将有卡槽的小滑块换成等质量的无卡槽小滑块，小滑块释放高度h可调节，小滑块飞离轨道BC后，求落地点距C点最近时小滑块释放的高度h（小滑块飞离轨道BC重新撞击轨道BC后速度变为0）。 5．如图所示，竖直平面的直角坐标系xOy中，以竖直向上为y轴正方向，在第一、四象限内充满沿+x方向的匀强电场，在第二、三象限内充满沿方向的匀强电场和垂直xOy平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的带电小球（可视为质点），从坐标原点O以初速度v0沿与+x轴夹45°角的方向射入第一象限。已知y轴左右两侧电场的场强大小均为，磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，忽略空气阻力。 (1)求该小球从离开O点到第一次经过y轴所用的时间； (2)求该小球离开O点后，第三次经过y轴时的纵坐标； (3)若该小球从O点以某一初速度沿与轴夹角的方向射入第三象限，且能再次回到O点，求所有满足条件的初速度大小。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 1．(1)①从到，② (2)①，②； 【详解】（1）①铝块下落时，从右向左看，辐条顺时针转动，由右手定则，流过辐条的电流从圆环流向转轴，故两端的电流为从到 ②设此时辐条转动的角速度为 则三根辐条产生的等效电动势为 等效电阻为，对于铝块，速度 在最终运动过程中，铝块的重力做功功率等于电路的电功率 代入可得 （2）①流过三根辐条的总电流为，流过单根辐条的电流 单根辐条上的安培力 ②设流过三根辐条的总电流为 代入得 当时， 根据 代入得 物体上升的速度 得 2．(1)，， (2)，， (3) 【详解】（1）根据题意可知物块运动时的加速度为 由运动学公式可得物块与箱子第一次碰撞前的速度大小为 由于碰撞是弹性碰撞，因此满足动量守恒定律和能量守恒定律，即有 其中为物块第一次碰撞箱子后箱子的速度。 由上述两式方程可以解得物块与箱子第一次碰撞后物块的速度和箱子的速度分别为 （2）由题意可知若，则每次物块与箱子发生碰撞后，速度发生交换。物块撞击箱子后物块停止运动，箱子以木块碰撞前的速度向前做匀速直线运动。箱子撞击物块后箱子停止运动，物块以箱子碰撞前的速度继续向前做匀减速直线运动。整体而言，物块一直在做匀减速直线运动直到静止，由，，得物块运动的总时间为 设物块第次碰撞箱子的速度为，由分析可得 ，之后箱子再次撞击物块，当时物块不能再次撞击箱子，根据题意，代入上式可以解得，即 物块每撞击箱子一次，箱子通过的位移为，因此箱子的总位移为 物块第6次撞击箱子时的速度大小为 此后箱子以该速度向前匀速运动后撞击物块，物块再以该速度向前运动直到停止运动，此时物块会向前运动，此即物块最终静止时距离箱子左端的距离。 （3）为使得物块最终静止在箱子的中间位置要求，由知 由此可得，可以解得 3．（1）；（2）0.1；（3）当0.15≤μ＜0.225时，滑块P会冲上光滑圆弧轨道，然后再沿圆弧轨道下滑，有可能在某段时间里相对地面向右运动 【详解】（1）对小球Q摆到最低点的过程，根据机械能守恒定律可知 解得 v1＝3m/s 因Q和P质量相等且发生弹性碰撞，因此碰撞后Q静止，P以v1的速度在滑槽上开始运动，所以碰撞瞬间滑块P所受的冲量为 （2）若滑块P刚好能够滑到滑槽轨道的最高点C，向左为正，对滑块P和滑槽组成的系统水平方向动量守恒可得 根据能量守恒可得 解得 v＝1m/s μ＝0.1 （3）当P滑块滑到凹槽C点又滑回到B点时，滑块P滑回B点时速度恰好为0，此时μ有最大值，利用动量守恒和能量守恒可得 解得 v2＝1.5m/s μ＝0.225 当滑块P会冲上光滑圆弧轨道，然后再沿圆弧轨道下滑到B点，又因滑块未离开滑槽，则有 联立解得 μ1＝0.15 所以当0.15≤μ＜0.225时，滑块P会冲上光滑圆弧轨道，然后再沿圆弧轨道下滑，有可能在某段时间里相对地面向右运动。 4．(1)6.12N (2)6m/s (3) 【详解】（1）由几何关系可得C点离地高度为 即C点与释放位置的高度差为 根据机械能守恒定律可得 小滑块经过C点时，根据牛顿第二定律可得 联立解得 （2）C到D为平抛运动，则，， 设小滑块到E点时小车的速度为v1，则， 解得 （3）恰好过B点时有， 联立解得 故不能不脱离轨道到达C点，物块从B点抛出恰好过C点时落地点最近，则水平方向有 竖直方向有 根据机械能守恒定律可得 解得释放高度 5．(1) 不变 减小 (2) (3) 【详解】（1）[1]鱼游向水面过程中，温度不变，空气分子的平均速率不变； [2]根据题意可知，气体对外做功，气体体积变大，则空气分子的数密度减小。 （2）鱼在水下时的压强 根据题意可知气体发生等温变化，根据玻意耳定律 解得 （3）等温过程 根据 则 等压过程，根据 外界对气体做功 又 联立解得 9．(1) (2) (3)（其中n＝1，2，3，…） 【详解】（1）题意知，则小球在y轴右侧所受合力 根据牛顿第二定律知加速度大小 a方向与－x方向夹45°角，因此，小球离开O点后，将在第一象限做匀变速直线运动,从离开O点到第一次经过y轴所用时间 （2）由（1）知，小球离开O点后将回到O点，进入第三象限，且速度大小仍为v0，与－x方向夹45°角 由可知，小球将在y轴左侧区域做匀速圆周运动，半径 小球第二次回到y轴时，由几何关系可得，纵坐标 由分析知，之后，小球在y轴右侧电场中做类平抛运动，设历时t第三次回到y轴,由 解得 沿y轴方向的位移 因此，小球第三次回到y轴时的纵坐标 （3）由（2）知，小球在y轴左侧区域总是做匀速圆周运动，且小球每次经过y轴时，沿x轴方向的速度大小保持不变，均为 由 知小球第1次在y轴左侧运动时，与y轴相交的弦长 由此可知，小球在y轴左侧运动时，每次与y轴相交的弦长也保持不变,又由分析知，小球在y轴右侧运动时，每次运动的时间相等 在水平方向有， 联立可得 小球第1次运动到y轴时，沿y轴方向的速度大小 第1次在y轴右侧时，沿y轴方向运动的距离 第3次运动到y轴时，沿y轴方向的速度大小 第2次在y轴右侧时，沿y轴方向运动的距离 以此类推……同理可得： 第次运动到y轴时，沿y轴方向的速度大小 第n次在y轴右侧时，沿y轴方向运动的距离： 可知，为公差为的等差数列，故小球在y轴右侧运动时，沿y轴方向运动的各距离之和,即 ①当小球从y轴右侧回到O点时，有 解得（其中n＝1，2，3，…） ②当小球从y轴左侧回到O点时，有 解得（其中n＝1，2，3，…） $ 高考压轴题精选 1．（2020·北京·高考真题）某试验列车按照设定的直线运动模式，利用计算机控制制动装置，实现安全准确地进站停车。制动装置包括电气制动和机械制动两部分。图1所示为该列车在进站停车过程中设定的加速度大小随速度的变化曲线。 (1)求列车速度从降至经过的时间t及行进的距离x。（保留1位小数） (2)有关列车电气制动，可以借助图2模型来理解。图中水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，回路中的电阻阻值为，不计金属棒及导轨的电阻。沿导轨向右运动的过程，对应列车的电气制动过程，可假设棒运动的速度与列车的速度、棒的加速度与列车电气制动产生的加速度成正比。列车开始制动时，其速度和电气制动产生的加速度大小对应图1中的点。论证电气制动产生的加速度大小随列车速度变化的关系，并在图1中画出图线。 (3)制动过程中，除机械制动和电气制动外，列车还会受到随车速减小而减小的空气阻力。分析说明列车从减到的过程中，在哪个速度附近所需机械制动最强? (注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明) 2．（2024·北京·高考真题）我国“天宫”空间站采用霍尔推进器控制姿态和修正轨道。图为某种霍尔推进器的放电室（两个半径接近的同轴圆筒间的区域）的示意图。放电室的左、右两端分别为阳极和阴极，间距为d。阴极发射电子，一部分电子进入放电室，另一部分未进入。稳定运行时，可视为放电室内有方向沿轴向向右的匀强电场和匀强磁场，电场强度和磁感应强度大小分别为E和；还有方向沿半径向外的径向磁场，大小处处相等。放电室内的大量电子可视为处于阳极附近，在垂直于轴线的平面绕轴线做半径为R的匀速圆周运动（如截面图所示），可与左端注入的氙原子碰撞并使其电离。每个氙离子的质量为M、电荷量为，初速度近似为零。氙离子经过电场加速，最终从放电室右端喷出，与阴极发射的未进入放电室的电子刚好完全中和。 已知电子的质量为m、电荷量为；对于氙离子，仅考虑电场的作用。 （1）求氙离子在放电室内运动的加速度大小a； （2）求径向磁场的磁感应强度大小； （3）设被电离的氙原子数和进入放电室的电子数之比为常数k，单位时间内阴极发射的电子总数为n，求此霍尔推进器获得的推力大小F。 3．（2024·广东惠州·一模）如图所示，在光滑绝缘足够大的水平面上存在方向水平向右的匀强电场，质量为m、电荷量为q的带正电金属小球甲从A点由静止释放后，以大小为的速度与静止在O点、质量为3m小球乙发生碰撞，乙球不带电，碰撞时间极短且无电荷量转移，首次碰撞后甲向左运动的最远距离距O点，已知AO相距为L，与A点相距3L处的B处有一固定的竖直挡板，乙球与挡板碰撞时间极短且无机械能损失。求： （1）电场的电场强度E的大小； （2）首次碰撞后瞬间，甲、乙两球的速度大小； （3）如果在甲、乙两球首次碰撞后瞬间，将电场强度大小改为，方向不变，要保证乙球碰撞挡板后，甲、乙两球能再次在OB区域相碰，K的取值范围。 4．（2024·广东广州·一模）如图甲，当时，带电量、质量的滑块以的速度滑上质量的绝缘木板，在0~1s内滑块和木板的图像如图乙，当时，滑块刚好进入宽度的匀强电场区域，电场强度大小为，方向水平向左。滑块可视为质点，且电量保持不变，始终未脱离木板；最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。 （1）求滑块与木板间的动摩擦因数、木板与地面间的动摩擦因数； （2）试讨论滑块停止运动时距电场左边界的距离s与场强E的关系。 5．（2023·广东湛江·一模）如图所示，在光滑平台上放置一长度，质量的薄板b，在薄板b最右端放有可视为质点的物块a，其质量，物块a与薄板b间动摩擦因数。开始时两者均静止，现对薄板b施加、水平向右的恒力，待a脱离b（b尚未露出平台）后，将b取走。a离开平台后由A点沿切线落入半径的竖直光滑圆弧轨道，圆弧轨道的圆心角为，其中过B点的切线水平，其右侧有一被电磁铁吸住而静止的小球c，c球质量且与地面及左侧墙面相距足够远，当c球被碰撞时电磁铁立即失去磁性，不计空气阻力，重力加速度g取。求： （1）物块a在薄板b上运动的时间t； （2）物块a经过B点的速度大小； （3）若初始时一不可伸长的轻绳一端系着小球c，另一端系于c球正下方的点，此时绳子刚好伸直无拉力，已知点与c球相距为L，当绳子拉力T达到时绳子断开。物块a从B点水平正碰c球瞬间无能量损失，为使细绳断开时c球开始做平抛运动，则L必须满足什么条件？ 6．（2024·广东广州·二模）图（a）是水平放置的“硬币弹射器”装置简图，图（b）是其俯视图。滑槽内的撞板通过两橡皮绳与木板相连，其厚度与一个硬币的相同。滑槽出口端的“币仓”可叠放多个相同的硬币。撞板每次被拉动至同一位置后静止释放，与底层硬币发生弹性正碰；碰后，撞板立即被锁定，底层硬币被弹出，上一层硬币掉下补位。底层硬币被撞后在摩擦力作用下减速，最后平抛落到水平地面上。已知每个硬币质量为m，撞板质量为3m；每次撞板从静止释放到撞击硬币前瞬间，克服摩擦力做功为W，两橡皮绳对撞板做的总功为4W；忽略空气阻力，硬币不翻转。 （1）求撞板撞击硬币前瞬间，撞板的速度v； （2）当“币仓”中仅有一个硬币时，硬币被撞击后到抛出过程，克服摩擦力做功Wf为其初动能的，求； （3）已知“币仓”中有n（n≤10）个硬币时，底层硬币冲出滑槽过程中克服摩擦力做功为；试讨论两次“币仓”中分别叠放多少个硬币时，可使底层硬币平抛的水平射程之比为。 7．（2021·全国乙卷·高考真题）如图，一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量的U型导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻的金属棒的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路；与斜面底边平行，长度。初始时与相距，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小，重力加速度大小取。求： （1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小； （2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数； （3）导体框匀速运动的距离。 8．（2019·全国I卷·高考真题）竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，小物块B静止于水平轨道的最左端，如图（a）所示。t=0时刻，小物块A在倾斜轨道上从静止开始下滑，一段时间后与B发生弹性碰撞（碰撞时间极短）；当A返回到倾斜轨道上的P点（图中未标出）时，速度减为0，此时对其施加一外力，使其在倾斜轨道上保持静止。物块A运动的v-t图像如图（b）所示，图中的v1和t1均为未知量。已知A的质量为m，初始时A与B的高度差为H，重力加速度大小为g，不计空气阻力。 （1）求物块B的质量； （2）在图（b）所描述的整个运动过程中，求物块A克服摩擦力所做的功； （3）已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等，在物块B停止运动后，改变物块与轨道间的动摩擦因数，然后将A从P点释放，一段时间后A刚好能与B再次碰上。求改变前后动摩擦因数的比值。 9．（2024·江苏·高考真题）某重力储能系统的简化模型如图所示，长度为、倾角为的斜坡上，有一质量为的重物通过线索与电动机连接。在电动机的牵引下，重物从斜坡底端点由静止开始运动，到达点时速度达到最大值，然后重物被匀速拉到点，此时关闭电动机，重物恰好能滑至顶端点，系统储存机械能。已知绳索与斜坡平行，重物与斜坡间的动摩擦因数为，重力加速度为，不计空气阻力和滑轮摩擦。 （1）求的长度； （2）求重物从到过程中，电动机的输出功率； （3）若不计电动机的损耗，取在整个上升过程中，系统存储的机械能E1和电动机消耗的电能 E2的比值。 10．（2022·江苏·高考真题）在轨空间站中物体处于完全失重状态，对空间站的影响可忽略，空间站上操控货物的机械臂可简化为两根相连的等长轻质臂杆，每根臂杆长为L，如题图1所示，机械臂一端固定在空间站上的O点，另一端抓住质量为m的货物，在机械臂的操控下，货物先绕O点做半径为、角速度为的匀速圆周运动，运动到A点停下，然后在机械臂操控下，货物从A点由静止开始做匀加速直线运动，经时间t到达B点，A、B间的距离为L。 （1）求货物做匀速圆周运动时受到合力提供的向心力大小； （2）求货物运动到B点时机械臂对其做功的瞬时功率P。 （3）在机械臂作用下，货物、空间站和地球的位置如题图2所示，它们在同一直线上，货物与空间站同步做匀速圆周运动，已知空间站轨道半径为r，货物与空间站中心的距离为d，忽略空间站对货物的引力，求货物所受的机械臂作用力与所受的地球引力之比。 11．（2018·江苏·高考真题）如图所示，钉子A、B相距5l，处于同一高度．细线的一端系有质量为M的小物块，另一端绕过A固定于B．质量为m的小球固定在细线上C点，B、C间的线长为3l．用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时BC与水平方向的夹角为53°．松手后，小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零，然后向下运动．忽略一切摩擦，重力加速度为g，取sin53°=0.8，cos53°=0.6．求： （1）小球受到手的拉力大小F； （2）物块和小球的质量之比M:m； （3）小球向下运动到最低点时，物块M所受的拉力大小T 12．（2024·湖北·高考真题）如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为L，固定在同一水平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定、半径为L的圆弧导轨相切。MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。长为L、质量为m、电阻为R的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量为2m、电阻为6R的均匀金属丝制成一个半径为L的圆环，水平放置在两直导轨上，其圆心到两直导轨的距离相等。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属环的可能形变，金属棒、金属环均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒ab由静止释放，求 （1）ab刚越过MP时产生的感应电动势大小； （2）金属环刚开始运动时的加速度大小； （3）为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，金属环圆心初始位置到MP的最小距离。 13．（2022·湖北·高考真题）如图所示，高度足够的匀强磁场区域下边界水平、左右边界竖直，磁场方向垂直于纸面向里。正方形单匝线框abcd的边长L = 0.2m、回路电阻R = 1.6 × 10 - 3Ω、质量m = 0.2kg。线框平面与磁场方向垂直，线框的ad边与磁场左边界平齐，ab边与磁场下边界的距离也为L。现对线框施加与水平向右方向成θ = 45°角、大小为的恒力F，使其在图示竖直平面内由静止开始运动。从ab边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动；dc边进入磁场时，bc边恰好到达磁场右边界。重力加速度大小取g = 10m/s2，求： （1）ab边进入磁场前，线框在水平方向和竖直方向的加速度大小； （2）磁场的磁感应强度大小和线框进入磁场的整个过程中回路产生的焦耳热； （3）磁场区域的水平宽度。 14．（2021·湖南·高考真题）如图，竖直平面内一足够长的光滑倾斜轨道与一长为的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，水平轨道右下方有一段弧形轨道。质量为的小物块A与水平轨道间的动摩擦因数为。以水平轨道末端点为坐标原点建立平面直角坐标系，轴的正方向水平向右，轴的正方向竖直向下，弧形轨道端坐标为，端在轴上。重力加速度为。 （1）若A从倾斜轨道上距轴高度为的位置由静止开始下滑，求经过点时的速度大小； （2）若A从倾斜轨道上不同位置由静止开始下滑，经过点落在弧形轨道上的动能均相同，求的曲线方程； （3）将质量为（为常数且）的小物块置于点，A沿倾斜轨道由静止开始下滑，与B发生弹性碰撞（碰撞时间极短），要使A和B均能落在弧形轨道上，且A落在B落点的右侧，求A下滑的初始位置距轴高度的取值范围。 15．（2024·重庆·高考真题）如图所示，M、N两个钉子固定于相距a的两点，M的正下方有不可伸长的轻质细绳，一端固定在M上，另一端连接位于M正下方放置于水平地面质量为m的小木块B，绳长与M到地面的距离均为10a，质量为2m的小木块A，沿水平方向于B发生弹性碰撞，碰撞时间极短，A与地面间摩擦因数为，重力加速为g，忽略空气阻力和钉子直径，不计绳被钉子阻挡和绳断裂时的机械能损失。 (1)若碰后，B在竖直面内做圆周运动，且能经过圆周运动最高点，求B碰后瞬间速度的最小值； (2)若改变A碰前瞬间的速度，碰后A运动到P点停止，B在竖直面圆周运动旋转2圈，经过M正下方时细绳子断开，B也来到P点，求B碰后瞬间的速度大小； (3)若拉力达到12mg细绳会断，上下移动N的位置，保持N在M正上方，B碰后瞬间的速度与（2）问中的相同，使B旋转n圈。经过M正下的时细绳断开，求MN之间距离的范围，及在n的所有取值中，B落在地面时水平位移的最小值和最大值。 16．（2022·重庆·高考真题）小明设计了一个青蛙捉飞虫的游戏，游戏中蛙和虫都在竖直平面内运动。虫可以从水平x轴上任意位置处由静止开始做匀加速直线运动，每次运动的加速度大小恒为（g为重力加速度），方向均与x轴负方向成斜向上（x轴向右为正）。蛙位于y轴上M点处，，能以不同速率向右或向左水平跳出，蛙运动过程中仅受重力作用。蛙和虫均视为质点，取。 （1）若虫飞出一段时间后，蛙以其最大跳出速率向右水平跳出，在的高度捉住虫时，蛙与虫的水平位移大小之比为，求蛙的最大跳出速率。 （2）若蛙跳出的速率不大于（1）问中的最大跳出速率，蛙跳出时刻不早于虫飞出时刻，虫能被捉住，求虫在x轴上飞出的位置范围。 （3）若虫从某位置飞出后，蛙可选择在某时刻以某速率跳出，捉住虫时蛙与虫的运动时间之比为；蛙也可选择在另一时刻以同一速率跳出，捉住虫时蛙与虫的运动时间之比为。求满足上述条件的虫飞出的所有可能位置及蛙对应的跳出速率。 17．（2022·辽宁·高考真题）如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为m，在导轨间的电阻均为R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。 （1）求M刚进入磁场时受到的安培力F的大小和方向； （2）若两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为，求：①N在磁场内运动过程中通过回路的电荷量q；②初始时刻N到的最小距离x； （3）初始时刻，若N到的距离与第（2）问初始时刻的相同、到的距离为，求M出磁场后不与N相撞条件下k的取值范围。 18．（2022·福建·高考真题）如图（a），一倾角为的绝缘光滑斜面固定在水平地面上，其顶端与两根相距为L的水平光滑平行金属导轨相连；导轨处于一竖直向下的匀强磁场中，其末端装有挡板M、N．两根平行金属棒G、H垂直导轨放置，G的中心用一不可伸长绝缘细绳通过轻质定滑轮与斜面底端的物块A相连；初始时刻绳子处于拉紧状态并与G垂直，滑轮左侧细绳与斜面平行，右侧与水平面平行．从开始，H在水平向右拉力作用下向右运动；时，H与挡板M、N相碰后立即被锁定．G在后的速度一时间图线如图（b）所示，其中段为直线．已知：磁感应强度大小，，G、H和A的质量均为，G、H的电阻均为；导轨电阻、细绳与滑轮的摩擦力均忽略不计；H与挡板碰撞时间极短；整个运动过程A未与滑轮相碰，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好：，，重力加速度大小取，图（b）中e为自然常数，．求： （1）在时间段内，棒G的加速度大小和细绳对A的拉力大小； （2）时，棒H上拉力的瞬时功率； （3）在时间段内，棒G滑行的距离． 19．（2021·福建·高考真题）如图（a），同一竖直平面内A、B、M、N四点距O点的距离均为，O为水平连线的中点，M、N在连线的中垂线上。A、B两点分别固定有一点电荷，电荷量均为Q（）。以O为原点，竖直向下为正方向建立x轴。若取无穷远处为电势零点，则上的电势随位置x的变化关系如图（b）所示。一电荷量为Q（）的小球以一定初动能从M点竖直下落，一段时间后经过N点，其在段运动的加速度大小a随位置x的变化关系如图（c）所示。图中g为重力加速度大小，k为静电力常量。 （1）求小球在M点所受电场力大小。 （2）当小球运动到N点时，恰与一沿x轴负方向运动的不带电绝缘小球发生弹性碰撞。已知与的质量相等，碰撞前、后的动能均为，碰撞时间极短。求碰撞前的动量大小。 （3）现将固定在N点，为保证能运动到N点与之相碰，从M点下落时的初动能须满足什么条件？ 二、综合题型 （2025·上海·高考真题）质点在以某点为圆心半径为r的圆周上运动，即质点运动时其轨迹是圆周的运动叫“圆周运动”。它是一种最常见的曲线运动。例如电动机转子、车轮、皮带轮等都作圆周运动。 如图所示，在竖直平面内有一光滑圆形轨道，a为轨道最低点，c为轨道最高点，b点、d点为轨道上与圆心等高的两点，e为段的中点。一个质量为m的小物块在轨道内侧做圆周运动。 20．若物块从a点运动到c点所用时间为，则在时，物块在（　　） A．A段 B．B点 C．C段 D．D点 E．E段 21．若物块在a点的速度为，经过时间t刚好到达b点，则在该过程中轨道对物块的支持力的冲量为（　　） A． B． C． D． 22．若物块质量为，下图是物块的速度v与物块和圆心连线转过的夹角的关系图像。 （1）求轨道半径R； （2）求时，物块克服重力做功的瞬时功率P。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《高考压轴题精选》参考答案 1．. (1) ，；(2) 列车电气制动产生的加速度与列车的速度成正比，为过P点的正比例函数，论证过程见解析。画出的图线如下图所示： (3) 【详解】（1）列车速度从降至的过程中做匀减速直线运动，根据运动学公式可得 （2）设金属棒MN的质量为m，磁感应强度为B，导轨宽度为l，MN棒在任意时刻的速度大小为vMN。MN棒切割磁感线产生的感应电动势为 回路中的电流为 MN棒所受安培力大小为 MN棒的加速度大小为 由上式可知与成正比。又因为MN棒运动的速度与列车的速度、棒的加速度与列车电气化制动产生的加速度成正比，所以电气制动产生的加速度a电气与列车的速度v成正比，则电气制动产生的加速度大小随列车速度变化图线如图1所示。 （3）制动过程中，列车受到的阻力是由电气制动、机械制动和空气阻力共同引起的。由（2）可知，电气制动的阻力与列车速度成正比；空气阻力随速度的减小而减小；由题图1并根据牛顿第二定律可知，列车速度在20m/s至3m/s区间所需合力最大且不变。综合以上分析可知，列车速度在3m/s左右所需机械制动最强。 2．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）对于氙离子，仅考虑电场的作用，则氙离子在放电室时只受电场力作用，由牛顿第二定律 解得氙离子在放电室内运动的加速度大小 （2）电子在阳极附近在垂直于轴线的平面绕轴线做半径做匀速圆周运动，则轴线方向上所受电场力与径向磁场给的洛仑兹力平衡，沿着轴线方向的匀强磁场给的洛仑兹力提供向心力，即 ， 解得径向磁场的磁感应强度大小为 （3）单位时间内阴极发射的电子总数为n，被电离的氙原子数和进入放电室的电子数之比为常数k，设单位时间内进入放电室的电子数为，则未进入的电子数为，设单位时间内被电离的氙离子数为,则有 已知氙离子数从放电室右端喷出后与未进入放电室的电子刚好完全中和，则有 联立可得单位时间内被电离的氙离子数为 氙离子经电场加速，有 时间内氙离子所受到的作用力为，由动量定理有 解得 由牛顿第三定律可知，霍尔推进器获得的推力大小 则 3．（1）；（2），方向水平向左；；方向水平向右；（3） 【详解】（1）方法一：对甲与乙碰撞前的过程，根据动能定理得 方法二：碰撞前，对甲球 （2）设碰撞后甲的速度为，乙的速度为，由动量守恒定律 碰后对甲，由动能定理 解得 方向水平向左； 方向水平向右； （3）如果甲乙两球恰好在挡板B处再次相撞，对甲球，由牛顿第二定律 取水平向右为正 解得 如果甲乙两球恰好在处相撞，对甲球，由牛顿第二定律 对乙球 解得 故要保证乙球碰撞挡板后，甲、乙两球能再次在区域相碰，的取值范围为 4．（1），；（2）见解析 【详解】（1）根据图乙，可得滑块与木板的加速度大小分别为 ， 对滑块和木板分别由牛顿第二定律有 解得 ， （2）根据题意，滑块与木板共速时恰好进入电场，进入电场后滑块所受电场力 由于 可得滑块所受电场力的范围 而滑块与木板间的最大静摩擦力 因此进入电场后以及出电场后滑块与木板都不会发生相对滑动，可将滑块与木板看成一个整体进行研究，且进入电场时的初速度为。当滑块刚到达电场右边界时速度减为0，则由动能定理有 解得 此时 而摩擦力 ①当时，木板与滑块会穿过电场继续向右运动，由动能定理有 解得 ②若有 可得 即当时，结合以上分析可知，物块和木板将会在电场中停下来，由动能定理有 解得 ③当时，滑块和木板在电场中速度减为零后将反向做加速运动从而出电场，则对进入电场到速度减为0的过程由动能定理有 反向出电场的过程由动能定理有 联立解得 5．（1）；（2）；（3）或 【详解】（1）由牛顿定律及运动学公式，对物块a有 对薄板b有 由题知 代入数据联立解得 （2）物块a离开薄板b的瞬间速度为 由运动的合成与分解可知 物块a从A到B过程由机械能守恒有 解得 （3）物块a与c球碰撞过程有 解得 ①若绳子在最高点断开，对c球由牛顿第二定律可得 ， 解得 ②若绳子在最低点刚好断开，设此时c球在最低点速度为v，c球由最高点到最低点过程，机械能守恒 在最低点由牛顿第二定律 ， 解得 c球做圆周运动恰好通过最高点时有 解得 因，故此时绳子在最低点刚好满足断开条件；即保证c球被碰后做平抛运动，L满足的条件为 或 6．（1）；（2）；（3）见解析 【详解】（1）根据动能定理有 解得 （2）对撞板与硬币构成的系统，由于发生的是弹性碰撞，则有 ， 解得 克服摩擦力做功Wf为其初动能的，则有 解得 （3）平抛运动过程有 ，， 根据题意有 底层硬币冲出滑槽过程中克服摩擦力做功为，根据动能定理有 ， 结合上述有 由于n≤10，则有 ，或，或， 7．（1）；（2），；（3） 【分析】、 【详解】（1）根据题意可得金属棒和导体框在没有进入磁场时一起做匀加速直线运动，由动能定理可得 代入数据解得 金属棒在磁场中切割磁场产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律可得 由闭合回路的欧姆定律可得 则导体棒刚进入磁场时受到的安培力为 （2）金属棒进入磁场以后因为瞬间受到安培力的作用，根据楞次定律可知金属棒的安培力沿斜面向上，之后金属棒相对导体框向上运动，因此金属棒受到导体框给的沿斜面向下的滑动摩擦力，因匀速运动，可有 此时导体框向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得 设磁场区域的宽度为x，则金属棒在磁场中运动的时间为 当金属棒刚好离开磁场区域时，则此时导体框的速度为 则导体框的位移 因此导体框和金属棒的相对位移为 由题意当金属棒离开磁场时金属框的上端EF刚好进入磁场，则有位移关系 金属框进入磁场时匀速运动，此时的电动势为 导体框受到向上的安培力和滑动摩擦力，因此可得 联立以上可得 （3）金属棒出磁场以后，速度小于导体框的速度，因此受到向下的摩擦力，做加速运动，则有 金属棒向下加速，导体框匀速，当共速时导体框不再匀速，则有 导体框匀速运动的距离为 代入数据解得 8．（1）3m ；（2）；（3） 【详解】（1）物块A和物块B发生碰撞后一瞬间的速度分别为、，弹性碰撞瞬间，动量守恒，机械能守恒，即 联立方程解得 ， 根据v-t图像可知 解得 （2）设斜面的倾角为，根据牛顿第二定律，当物块A沿斜面下滑时 由v-t图像知 当物体A沿斜面上滑时 由v-t图像知 解得 又因下滑位移 则碰后A反弹，沿斜面上滑的最大位移为 其中为P点离水平面得高度，即 解得 故在图（b）描述的整个过程中，物块A克服摩擦力做的总功为 （3）设物块B在水平面上最远的滑行距离为S，设原来的摩擦因为为，则以A和B组成的系统，根据能量守恒定律有 设改变后的摩擦因数为，然后将A从P点释放，A恰好能与B再次碰上，即A恰好滑到物块B位置时，速度减为零，以A为研究对象，根据能量守恒定律得 又据（2）的结论可知 得 联立解得，改变前与改变后的摩擦因数之比为 9．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）重物在CD段运动过程中，由牛顿第二定律得 由运动学公式 联立解得 （2）重物在BC段匀速运动，得电动机的牵引力为 由得 （3）全过程重物增加的机械能为 整个过程由能量守恒得电动机消耗的总电能转化为重物增加的机械能和摩擦产生的内能，故可知 故可得 10．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）质量为的货物绕点做匀速圆周运动，半径为，根据牛顿第二定律可知 （2）货物从静止开始以加速度做匀加速直线运动，根据运动学公式可知 解得 货物到达点时的速度大小为 货物在机械臂的作用下在水平方向上做匀加速直线运动，机械臂对货物的作用力即为货物所受合力，所以经过时间，货物运动到点时机械臂对其做功的瞬时功率为 （3）空间站和货物同轴转动，角速度相同，对质量为空间站，质量为的地球提供向心力 解得 货物在机械臂的作用力和万有引力的作用下做匀速圆周运动，则 货物受到的万有引力 解得机械臂对货物的作用力大小为 则 11．（1）    （2）    （3）（或） 【详解】（1）设小球受AC、BC的拉力分别为F1、F2 F1sin53°=F2cos53°  F+mg=F1cos53°+ F2sin53°且F1=Mg 解得 （2）小球运动到与A、B相同高度过程中 小球上升高度h1=3lsin53°，物块下降高度h2=2l 机械能守恒定律mgh1=Mgh2 解得 （3）根据机械能守恒定律，小球回到起始点．设此时AC方向的加速度大小为a，重物受到的拉力为T 牛顿运动定律Mg–T=Ma  小球受AC的拉力T′=T 牛顿运动定律T′–mgcos53°=ma 解得（） 【点睛】本题考查力的平衡、机械能守恒定律和牛顿第二定律．解答第（1）时，要先受力分析，建立竖直方向和水平方向的直角坐标系，再根据力的平衡条件列式求解；解答第（2）时，根据初、末状态的特点和运动过程，应用机械能守恒定律求解，要注意利用几何关系求出小球上升的高度与物块下降的高度；解答第（3）时，要注意运动过程分析，弄清小球加速度和物块加速度之间的关系，因小球下落过程做的是圆周运动，当小球运动到最低点时速度刚好为零，所以小球沿AC方向的加速度（切向加速度）与物块竖直向下加速度大小相等． 12．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据题意可知，对金属棒ab由静止释放到刚越过MP过程中，由动能定理有 解得 则ab刚越过MP时产生的感应电动势大小为 （2）根据题意可知，金属环在导轨间两段圆弧并联接入电路中，轨道外侧的两端圆弧金属环被短路，由几何关系可得，每段圆弧的电阻为 可知，整个回路的总电阻为 ab刚越过MP时，通过ab的感应电流为 对金属环由牛顿第二定律有 解得 （3）根据题意，结合上述分析可知，金属环和金属棒ab所受的安培力等大反向，则系统的动量守恒，由于金属环做加速运动，金属棒做减速运动，为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，则有当金属棒ab和金属环速度相等时，金属棒ab恰好追上金属环，设此时速度为，由动量守恒定律有 解得 对金属棒，由动量定理有 则有 设金属棒运动距离为，金属环运动的距离为，则有 联立解得 则金属环圆心初始位置到MP的最小距离 13．（1）ax = 20m/s2，ay = 10m/s2；（2）B = 0.2T，Q = 0.4J；（3）X = 1.1m 【详解】（1）ab边进入磁场前，对线框进行受力分析，在水平方向有 max = Fcosθ 代入数据有 ax = 20m/s2 在竖直方向有 may = Fsinθ - mg 代入数据有 ay = 10m/s2 （2）ab边进入磁场开始，ab边在竖直方向切割磁感线；ad边和bc边的上部分也开始进入磁场，且在水平方向切割磁感线。但ad和bc边的上部分产生的感应电动势相互抵消，则整个回路的电源为ab，根据右手定则可知回路的电流为adcba，则ab边进入磁场开始，ab边受到的安培力竖直向下，ad边的上部分受到的安培力水平向右，bc边的上部分受到的安培力水平向左，则ad边和bc边的上部分受到的安培力相互抵消，故线框abcd受到的安培力的合力为ab边受到的竖直向下的安培力。由题知，线框从ab边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动，有 Fsinθ - mg - BIL = 0 E = BLvy vy2 = 2ayL 联立有 B = 0.2T 由题知，从ab边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动；dc边进入磁场时，bc边恰好到达磁场右边界。则线框进入磁场的整个过程中，线框受到的安培力为恒力，则有 Q = W安 = BILy y = L Fsinθ - mg = BIL 联立解得 Q = 0.4J （3）线框从开始运动到进入磁场的整个过程中所用的时间为 vy = ayt1 L = vyt2 t = t1 + t2 联立解得 t = 0.3s 由（2）分析可知线框在水平方向一直做匀加速直线运动，则在水平方向有 则磁场区域的水平宽度 X = x + L = 1.1m 14．（1）；（2）（其中，）；（3） 【详解】（1）物块从光滑轨道滑至点，根据动能定理 解得 （2）物块从点飞出后做平抛运动，设飞出的初速度为，落在弧形轨道上的坐标为，将平抛运动分别分解到水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，有 ， 解得水平初速度为 物块从点到落点，根据动能定理可知 解得落点处动能为 因为物块从点到弧形轨道上动能均相同，将落点的坐标代入，可得 化简可得 即 （其中，） （3）物块在倾斜轨道上从距轴高处静止滑下，到达点与物块碰前，其速度为，根据动能定理可知 解得               ------- ① 物块与发生弹性碰撞，使A和B均能落在弧形轨道上，且A落在B落点的右侧，则A与B碰撞后需要反弹后再经过水平轨道-倾斜轨道-水平轨道再次到达O点。规定水平向右为正方向，碰后AB的速度大小分别为和，在物块与碰撞过程中，动量守恒，能量守恒。则 解得                -------②                    -------③ 设碰后物块反弹，再次到达点时速度为，根据动能定理可知 解得              -------④ 据题意， A落在B落点的右侧，则             -------⑤ 据题意，A和B均能落在弧形轨道上，则A必须落在P点的左侧，即：             -------⑥ 联立以上，可得的取值范围为 15．(1) (2) (3)（n = 1，2，3，…），， 【详解】（1）碰后B能在竖直面内做圆周运动，轨迹半径为10a，设碰后B的最小速度大小为v0，最高点速度大小为v，在最高点时由牛顿第二足定律有 B从最低点到最高点由动能定理可得 解得 （2）A和B碰撞过程中动量守恒，设碰前A的速度大小为v1碰后A的速度大小为v2。碰后B的速度大小为v3，则有 2mv1 = 2mv2＋mv3 碰后A减速到0，有 碰后B做两周圆周运动，绳子在MN间缠绕2圈，缩短4a，在M点正下方时，离M点6a，离地面4a，此时速度大小为v4，由功能关系得 B随后做平抛运动，有 L = v4t 解得 （3）设MN间距离为h，B转n圈后到达M正下方速度大小为v5，绳缩短2nh，绳断开时，以M为圆心，由牛顿第二定律得 （n = 1，2，3，…） 以N为圆心，由牛顿第二定律得 （n = 1，2，3，…） 从碰后到B转n圈后到达M正下方，由功能关系得 （n = 1，2，3，…） 解得 （n = 1，2，3，…） 绳断后，B做平抛运动，有 （n = 1，2，3，…） s = v5t 可得 （n = 1，2，3，…） 由于 （n = 1，2，3，…） 则由数学分析可得 当时， 当n = 1时，， 16．（1）；（2）；（3），或， 【详解】（1）虫子做匀加速直线运动，青蛙做平抛运动，由几何关系可知 青蛙做平抛运动，设时间为，有 联立解得 ， （2）若蛙和虫同时开始运动，时间均为，则虫的水平分加速度和竖直分加速度分别为 ， 相遇时有 解得 则最小的坐标为 若蛙和虫不同时刻出发，轨迹相切时，青蛙的平抛运动有 ， 可得轨迹方程为 虫的轨迹方程为 两轨迹相交，可得 整理可知 令，即 解得 虫在x轴上飞出的位置范围为 （3）设蛙的运动时间为，有 解得 ， 若青蛙两次都向右跳出，则 解得 ， 若青蛙一次向左跳出，一次向右跳出，则 解得 ， 17．（1），方向水平向左；（2）①，②；（3） 【详解】（1）细金属杆M以初速度向右刚进入磁场时，产生的动生电动势为 电流方向为，电流的大小为 则所受的安培力大小为 安培力的方向由左手定则可知水平向左； （2）①金属杆N在磁场内运动过程中，由动量定理有 且 联立解得通过回路的电荷量为 ②设两杆在磁场中相对靠近的位移为，有 整理可得 联立可得 若两杆在磁场内刚好相撞，N到的最小距离为 （3）两杆出磁场后在平行光滑长直金属导轨上运动，若N到的距离与第（2）问初始时刻的相同、到的距离为，则N到cd边的速度大小恒为，根据动量守恒定律可知 解得N出磁场时，M的速度大小为 由题意可知，此时M到cd边的距离为 若要保证M出磁场后不与N相撞，则有两种临界情况： ①M减速出磁场，出磁场的速度刚好等于N的速度，一定不与N相撞，对M根据动量定理有 联立解得 ②M运动到cd边时，恰好减速到零，则对M由动量定理有 同理解得 综上所述，M出磁场后不与N相撞条件下k的取值范围为 18．（1） ；；（2）；（3） 【详解】（1）由图像可得在内，棒G做匀加速运动，其加速度为 依题意物块A的加速度也为，由牛顿第二定律可得 解得细绳受到拉力 （2）由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律推导出“双棒”回路中的电流为 由牛顿运动定律和安培力公式有 由于在内棒G做匀加速运动，回路中电流恒定为，两棒速度差为 保持不变，这说明两棒加速度相同且均为a； 对棒H由牛顿第二定律可求得其受到水平向右拉力 由图像可知时，棒G的速度为 此刻棒H的速度为 其水平向右拉力的功率 ． （3）棒H停止后，回路中电流发生突变，棒G受到安培力大小和方向都发生变化，棒G是否还拉着物块A一起做减速运动需要通过计算判断，假设绳子立刻松弛无拉力，经过计算棒G加速度为 物块A加速度为 说明棒H停止后绳子松弛，物块A做加速度大小为的匀减速运动，棒G做加速度越来越小的减速运动；由动量定理、法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可以求得，在内 棒G滑行的距离 这段时间内物块A速度始终大于棒G滑行速度，绳子始终松弛。 19．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）设A到M点的距离为，A点的电荷对小球的库仑力大小为，由库仑定律有    ① 设小球在点所受电场力大小为，由力的合成有    ② 联立①②式，由几何关系并代入数据得    ③ （2）设O点下方处为点，与的距离为，小球在处所受的库仑力大小为，由库仑定律和力的合成有    ④ 式中 设小球的质量为，小球在点的加速度大小为，由牛顿第二定律有    ⑤ 由图（c）可知，式中 联立④⑤式并代入数据得    ⑥ 设的质量为，碰撞前、后的速度分别为，，碰撞前、后的速度分别为，，取竖直向下为正方向。由动量守恒定律和能量守恒定律有    ⑦    ⑧ 设小球S2碰撞前的动量为，由动量的定义有    ⑨ 依题意有 联立⑥⑦⑧⑨式并代入数据，得 ⑩ 即碰撞前的动量大小为。 （3）设O点上方处为D点。根据图（c）和对称性可知，在D点所受的电场力大小等于小球的重力大小，方向竖直向上，在此处加速度为0；在D点上方做减速运动，在D点下方做加速运动，为保证能运动到N点与相碰，运动到D点时的速度必须大于零。 设M点与D点电势差为，由电势差定义有    ⑪ 设小球初动能为，运动到D点的动能为，由动能定理有    ⑫    ⑬ 由对称性，D点与C点电势相等，M点与N点电势相等，依据图（b）所给数据，并联立⑥⑪⑫⑬式可得    ⑭ 20．E 21．D 22．（1）；（2） 【解析】20．物块从a点运动到c点过程中一直做减速运动，可知沿圆弧物块a点运动到b点的平均速率大于b点运动到c点的平均速率。若物块从a点运动到c点所用时间为，则在时，物块在E段。 故选E。 21．根据动量定理，支持力在水平方向的冲量为 竖直方向上根据动量定理有 故该过程中轨道对物块的支持力的冲量为 故选D。 22．（1）由图像可知，物块的初速度为，最高点位置的速度为。由动能定理得 解得 （2）由图像可知时，物块的速度为，则物块克服重力做功的瞬时功率 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 压轴题补充练习 1．如图所示，用长为L的不可伸长的绝缘细线，悬挂一个质量为m电荷量为的小球，处于水平向右的匀强电场中，场强大小为，g为当地的重力加速度。现给小球一个垂直纸面向里的初速度。小球恰能在垂直于纸面内完成匀速圆周运动，，，下列说法中正确的是（    ） A．小球做匀速圆周的轨道半径为 B．小球的初速度大小为 C．小球做圆周运动的周期为 D．小球在做匀速圆周运动的过程中，电势能减小量的最大值为 2．半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面上，一长为r，质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨的中心O，装置的俯视图如图所示；整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下；在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻（图中未画出）．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略，重力加速度大小为g，求： （1）通过电阻R的感应电流的方向和大小； （2）外力的功率． 3．一边长为L、质量为m的正方形金属细框，每边电阻为R0，置于光滑的绝缘水平桌面（纸面）上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两虚线为磁场边界，如图（a）所示。 （1）使金属框以一定的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行，金属框完全穿过磁场区域后，速度大小降为它初速度的一半，求金属框的初速度大小。 （2）在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻R1 = 2R0，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图（b）所示。让金属框以与（1）中相同的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。求在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量。 4．如图所示，水平面上有一光滑矩形金属轨道，间距为，左侧有一恒流源，电流。以O点为坐标原点，向右为正方向建立x轴，垂直x轴方向建立y轴，在至x＝的轨道区间I存在竖直向上的磁场（图中未画出），此磁场沿x轴正方向的变化规律为，沿y轴方向磁感应强度不变。磁场右侧M、N两处用光滑绝缘材料连接，右侧轨道上放置了一个“”形质量为的金属框edcf，其中ed，cf边长度均为。cd边垂直导轨，长度为，电阻阻值为；在金属框右侧长为，宽为的区域Ⅱ存在竖直向上的磁感应强度大小为的匀强磁场；轨道最右端接一个阻值的电阻．现质量也为，长度为的金属棒ab在磁场I区域中运动时，受到水平向右的恒力，由静止从处开始运动，ab棒离开磁场I区域时立刻撤去恒力。金属棒ab与“”形金属框edcf相碰后会粘在一起形成闭合导体框abcd，闭合导体框abcd滑出磁场Ⅱ区域后可和右侧的固定弹性墙K发生弹性碰撞。整个滑动过程ab始终和轨道垂直且接触良好。已知，，，，除已给电阻外其他电阻均不计。若导体棒ab运动到处时刚好匀速，求：（提示可以用图像与x轴所围的“面积”代表力F做的功），求： （1）里的； （2）闭合导体框abcd进入磁场区域Ⅱ时的速度； （3）最终ab棒会停止在距离磁场区域Ⅱ右边缘多远处？    5．如图甲所示为固定安装在机车头部的碰撞吸能装置，由一级吸能元件钩缓装置和二级吸能元件防爬装置（可压缩）构成。某次碰撞实验中，一辆总质量为45t的机车以6m/s的初速度与固定的刚性墙发生正碰。开始仅触发一级吸能元件钩缓装置（由缓冲器与吸能管组成），其弹力随作用行程（压缩量）的变化关系如图乙所示，缓冲阶段，缓冲器弹力与压缩量成正比，属于弹性变形。作用行程为55mm时，达到最大缓冲极限，缓冲器被锁定，钩缓装置中吸能管开始平稳变形，产生的弹力恒为，其作用行程为110mm。吸能管行程结束后，钩缓装置迅速刚化，此时启动二级吸能元件，防爬装置被压缩产生恒定缓冲作用力，此过程行程为225mm 时，机车刚好停止，车体完好无损。（设每次碰撞过程中，该吸能装置的性能保持不变，忽略其它阻力影响。）求： （1）一级吸能元件钩缓装置通过缓冲与吸能管变形过程总共吸收的能量； （2）二级吸能元件工作时的缓冲作用力及作用时间； （3）为了测试该吸能装置的一级吸能元件性能，将该套吸能装置安装在货车甲前端，货车甲总质量为66t，与静止在水平面上无制动的质量为13.2t的货车乙发生正碰（不考虑货车的形变），在一级吸能元件最大吸能总量的60%以内进行碰撞测试（碰撞时若钩缓装置的吸能管未启动时，缓冲器能像弹簧一样工作）。 求货车乙被碰后的速率范围。 1．BD 2．（1） （2） 3．（1）；（2） （2）设金属框的初速度为v0，则金属框进入磁场时的末速度为v1，向右为正方向。由于导轨电阻可忽略，此时金属框上下部分被短路，故电路中的总电阻 再根据动量定理有 解得 则在此过程中根据能量守恒有 解得 其中 此后线框完全进入磁场中，则线框左右两边均作为电源，且等效电路图如下 则此时回路的总电阻 设线框刚离开磁场时的速度为v2，再根据动量定理有 解得v2= 0 则说明线框刚离开磁场时就停止运动了，则再根据能量守恒有 其中 则在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量 4．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）导体棒ab运动到处时刚好匀速，根据受力平衡可得 解得 （2）导体棒ab在磁场中，根据动能定理可得 其中 解得 金属棒ab与金属框edcf相碰后会粘在一起形成闭合导体框abcd，根据动量守恒可得 解得 （3）线框进入磁场过程，根据动量定理可得 解得 线框离开磁场过程，根据动量定理可得 其中 联立解得 设线框在反弹后再次进入磁场过程停下来，金属棒ab进入磁场的距离为，根据动量定理可得 解得 假设成立，最终ab棒会停止在距离磁场区域Ⅱ右边缘处。 5．（1）247500J；（2），0.09s；（3）见解析 （2）设一级吸能元件工作结束时现车的速度为，由能量守恒定律 解得 设二级吸能原件工作时的缓冲作用力大小为，作用时间为t，由动能定理和动量定理有 解得 （3）当甲车速度为时，甲乙两车碰撞后两车共速且刚好使一级吸能元件中的缓冲器锁定，此时两车速度设为，则有 （一级最大吸能总量60%以内） 可得 由题可知两车碰撞中当甲车速度时，碰撞过程一级吸能元件中的缓冲器末被锁定此时发生弹性碰撞，弹簧恢复形变后，甲车的速度为，乙车获得速度为，有 可得 即当时，； 由题可知两车碰撞中当甲车速度时，碰撞过程一级吸能元件中的缓冲器被锁定后此时启动了吸能管，发生的碰撞为完全非弹性碰撞，吸能元件吸收能量最大且原件吸能总量为时，碰后两车速度相同为，有 可得 当时，缓冲器被锁定，有 可得 综上所述：当时，； 当时，。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $