【小题解析】北京市2023年第一次普通高中物理学业水平合格性考试试题
一、选择题组
如图为C919国产大飞机起飞前在跑道上滑行的示意图，其运动可视为由静止开始的匀加速直线运动。时刻开始，飞机在第1个内、第2个内、第3个内前进的距离分别是、、，且。
1．下列描述飞机运动的物理量中，属于矢量的是（ ）
A．质量 B．时间 C．路程 D．速度
2．在这内，飞机的速度（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．保持不变 D．先增大后减小
3．在这内，飞机的加速度（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．保持不变 D．先增大后减小
我国古代《墨经》一书中记载了利用斜面提升重物的方法，这一方法在现代生活中仍然被广泛应用。如图所示，装载货物时，常会在卡车车尾斜搭一块木板，工人将货物沿木板入车厢。
4．货物在沿木板向上运动的过程中（ ）
A．只受重力
B．只受重力和推力
C．只受重力和支持力
D．受重力、推力、支持力和摩擦力
5．货物在沿木板向上运动的过程中，其重力势能（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．保持不变 D．先增大后减小
6．木板对货物的支持力和货物对木板的压力（ ）
A．大小相等，方向相反 B．大小相等，方向相同
C．大小不等，方向相反 D．大小不等，方向相同
投掷飞镖是一种常见的娱乐活动。如图所示，靶盘竖直放置，将飞镖沿水平方向正对靶心掷出，经镖射中靶心正下方的某点。已知飞镖掷出前距把心的水平距离为，飞镖可视为质点，不计空气阻力。
7．以地面为参考系，飞镖在空中做（ ）
A．平抛运动 B．圆周运动
C．匀速直线运动 D．匀减速直线运动
8．飞镖掷出时速度的大小为（ ）
A． B． C． D．
9．飞镖在空中运动的过程中（ ）
A．动能逐渐增大 B．动能逐渐减小
C．机械能逐渐增大 D．机械能逐渐减小
如图所示，实线为正点电荷的电场线，虚线是等势面。是电场中的三个点，这三点的电场强度大小分别为、、，电势分别为，一试探电荷在这三点受到的静电力大小分别为。
10．关于电场强度大小的比较，下列关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
11．关于电势高低的比较，下列关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
12．关于静电力大小的比较，下列关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
电源、电阻箱、电压表与开关连接成如图所示的电路，电源内电阻。闭合开关S后，当电阻箱接入电路的阻值时，电压表示数为。
13．闭合开关S后，通过电阻箱的电流为（ ）
A． B． C． D．
14．闭合开关S后，电阻箱的电功率为（ ）
A． B． C． D．
15．电源的电动势为（ ）
A． B． C． D．
电容器是一种重要的电学元件，它能储存电荷。两个彼此绝缘又相距很近的导体，就构成一个简单的电容器。
16．在给一固定电容器充电的过程中（ ）
A．电容器的电容逐渐增大 B．电容器的电容逐渐减小
C．电容器所带的电荷量逐渐增大 D．电容器所带的电荷量逐渐减小
17．给一个平行板电容器充电，保持两极板间的距离不变，用表示两极板间电压，用表示两极板间电场强度的大小，图中正确反映和关系的图像是（ ）
A． B．
C． D．
二、实验题
18．某同学利用控制变量法探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图1所示。在探究加速度与质量的关系时，需要保持小车 （选填“质量”或“所受作用力”）不变。他正确操作实验和处理数据，得到如图2所示的图像。由图像可知，小车的加速度与小车的质量成 （选填“正比”或“反比”）。
19．如图所示，在探究平抛运动规律的实验中，用小锤打击弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球由静止开始下落，可观察到两小球同时落地。实验中B球做 （选填“自由落体”或“匀速直线”）运动；改变装置距地面的高度和打击的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地，说明A球在竖直方向的分运动是 （选填“自由落体”或“匀速直线”）运动。
三、填空题
20．如图所示，一带正电的导体球M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N挂在横杆上。当小球N静止时，丝线与竖直方向成角，由此推断小球N带 （选填“正”或“负”）电荷。若把导体球M向右移动一小段距离，则丝线与竖直方向的夹角将 （选填“变大”或“变小”）。
四、解答题
21．如图所示，一水平拉力作用在质量的物体上，物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动，加速度的大小。求：
（1）物体所受水平拉力的大小；
（2）物体在末的速度大小。
22．如图所示，是匀强电场中同一条电场线上的两点，一电荷量的试探电荷放在点时所受静电力的大小；将该试探电荷从点移到点，静电力做功。 求：
（1）该匀强电场电场强度的大小；
（2） 两点的电势差。
23．游乐场里有一种叫“旋转魔盘”的游戏项目，如图所示在一段时间内某游客（可视为质点）随圆盘一起在水平面内做匀速圆周运动，角速度为，半径为r。已知该游客的质量为m。
（1）求该游客做圆周运动时所需向心力的大小F；
（2）当圆盘转速增大时，该游客仍能与圆盘保持相对静止，其所需向心力的大小如何变化？简要说明理由。
24．静电除尘的原理如图所示，负极B附近的气体分子被电离成正离子和电子，其中电子在向着正极A运动的过程中附着在粉尘上，使粉尘带负电。粉尘在静电力的作用下被吸附到正极A上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中，达到除尘的目的。已知A、B两极间的电压为，一粉尘颗粒所带的电荷量为，从距离B足够近的地方运动到A。
（1）求静电力对该粉尘颗粒所做的功；
（2）初始位置和电荷量相同，但质量不同的粉尘颗粒，落在A板上的位置可能不同，静电力对这些粉尘颗粒做的功是否相同？简要说明理由。
25．某物理学习小组设计了一个测量风速的装置，其原理如图所示。用一根不可伸长的细线，悬挂一个质量为的小球，风沿水平方向吹来时，细线偏离竖直方向。风速越大，细线与竖直方向的夹角越大，根据夹角的大小可以指示出风速的大小。已知当风速为时，细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为。
（1）求当风速为时，风对小球作用力的大小；
（2）若风对小球作用力的大小与风速的平方成正比，即，推导风速跟细线与竖直方向夹角之间的关系。
答案解析部分
【答案】1．D
2．A
3．C
【知识点】矢量与标量；匀变速直线运动的定义与特征
【解析】【分析】（1）标量只有大小，没有方向，矢量既有大小也有方向；（2）匀加速直线运动，速度逐渐增大；（3）匀变速直线运动的加速度保持不变。
1．只有大小没有方向的物理是标量，有大小又有方向的物理量是矢量。质量、时间和路程都只有大小没有方向，是标量，速度既有大小也有方向，是矢量，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
2．由题意知，飞机从静止开始做匀加速直线运动，速度逐渐增加，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
3．飞机做匀加速直线运动，加速度保持不变，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【答案】4．D
5．A
6．A
【知识点】牛顿第三定律；受力分析的应用；重力势能
【解析】【分析】（1）做出物体的受力分析；（2）根据重力势能的定义式分析；（3）根据牛顿第三定律分析。
4．货物在沿木板向上运动的过程中受重力、推力、支持力和摩擦力作用，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
5．货物在沿木板向上运动的过程中，由重力势能公式可知，重力势能逐渐增大，A符合题意、BCD不符合题意；
故答案为：A。
6．木板对货物的支持力和货物对木板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，它们大小相等，方向相反，A符合题意、BCD不符合题意。
故答案为：A。
【答案】7．A
8．C
9．A
【知识点】功能关系；平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）根据平抛运动的概念进行分析；（2）根据平抛运动的规律求解飞镖掷出时速度的大小；（3）根据动能定理分析飞镖动能的变化情况，由功能关系分析机械能的变化情况。
7．以地面为参考系，飞镖初速度水平，运动过程只受重力，所以飞镖在空中做平抛运动，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
8．飞镖在水平方向上做匀速直线运动，有：，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
9．飞镖在空中运动的过程中只有重力做正功，所以飞镖的动能逐渐增大，机械能不变，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【答案】10．B
11．C
12．B
【知识点】电场及电场力；电场强度；电场线；电势
【解析】【分析】（1）根据电场线的疏密程度判断电场强度的大小关系；（2）根据沿着电场线方向电势降低判断电势的高低；（3）根据电场力F=Eq判断电场力大小关系。
10．电场线越密，电场强度越大，可知，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
11．沿着电场线方向电势降低，可知，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
12．电场力F=qE，因，可得，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【答案】13．B
14．B
15．C
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【分析】（1）由欧姆定律计算通过电阻箱的电流；（2）根据电功率的计算公式P=UI求解电阻箱的电功率；（3）根据闭合电路的欧姆定律求解电源的电动势。
13．由欧姆定律可得通过电阻箱的电流为：，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
14．电阻箱的电功率为：P=UI=2.0×1.0W=2.0W，B符合题意、ACD不符合题意。
故答案为：B。
15．根据闭合电路的欧姆定律可得：E=U+Ir=2.0V+1.0×1.0V=3.0V，C符合题意、ABD不符合题意。
故答案为：C。
【答案】16．C
17．B
【知识点】电容器及其应用；电势差与电场强度的关系
【解析】【分析】（1）理解电容器的电容和电荷量关系；（2）根据公式分析E-U图像。
16．电容器的电容是由自身决定的物理，与极板的带电量和极板电压无关，所以在给固定电容器充电的过程中，电容是保持不变的，而电容器所带的电荷量逐渐增大，C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C。
17．根据可知，在极板间距保持不变的情况下，电场强度与电势差成正比，B符合题意，ACD不符合题意；
故答案为：B。
18．【答案】所受作用力；反比
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】此实验采用的是控制变量法，在探究加速度a与质量m的关系时，需要保持小车所受作用力F不变；由图像可知，图像是一条经过坐标原点的倾斜的直线，说明加速度a与质量的倒数成正比，即小车的加速度a与小车的质量m成反比。
【分析】根据控制变量法即可分析；根据分析a与m的关系。
19．【答案】自由落体；自由落体
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】B球由静止开始下落，所以B球做自由落体运动； A球沿水平方向抛出，同时B球由静止开始下落，改变装置距地面的高度和打击的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地，说明A球在竖直方向的分运动与B球的运动相同，是自由落体运动。
【分析】A球沿水平方向抛出做平抛运动，同时B球被松开，自由下落做自由落体运动，发现每次两球都同时落地，只能说明平抛竖直方向的分运动是自由落体运动。
20．【答案】正；变小
【知识点】库仑定律；共点力的平衡
【解析】【解答】由图可知，小球M与N相互排斥，可知M、N带同种电荷，因为M带正电，所以N也带正电；
小球N受重力mg，绳的拉力，库仑力F，由共点力平衡条件可得：；由库仑定律可知：，由于导体球M向右移动一小段距离，r增大，则库仑力变小，所以偏角θ变小。
【分析】根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，即可判定小球电性；再对小球受力分析，根据库仑定律和共点力平衡条件列式，分析丝线与竖直方向夹角的变化情况。
21．【答案】（1）解：一水平拉力 作用在质量 的物体上，加速度的大小 ，根据牛顿第二定律可得
（2）解：由速度时间公式，可得物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动，在 末的速度大小为
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）根据牛顿第二定律列式，求解物体所受的水平拉力；（2）根据匀变速直线运动速度—时间公式列式，求解物体的速度。
22．【答案】（1）解：根据电场强度定义，可得
（2）解：根据电势差定义，可得
【知识点】电场强度；电势差
【解析】【分析】（1）根据电场强度的定义式求解场强的大小；（2）根据电势差的定义式求解电势差的大小。
23．【答案】（1）解：根据牛顿第二定律
根据向心加速度公式
解得该游客做圆周运动时所需向心力的大小为
（2）解：圆盘转速增大时，角速度 也增大。根据
可知 增大，游客所需的向心力 随之增大。
【知识点】牛顿第二定律；向心力；向心加速度
【解析】【分析】（1）根据牛顿第二定律和向心加速度与角速度的关系式求解物体所受的向心力；（2）根据转速与角速度的关系和（1）中得到的向心力表达式分析即可。
24．【答案】（1）解：静电力对粉尘颗粒做的功
（2）解：静电力对粉尘颗粒做的功相同。
根据
静电力做功只与电荷量、初末位置电势差有关。 板上各点电势相同，电荷量相同的粉尘颗粒从同一位置出发，落到 板上的不同位置，电势差均相同，因此静电力做功相同。
【知识点】电场力做功；电势差
【解析】【分析】（1）根据静电场对电荷做功的公式W=qU计算。（2）根据静电力做功的特点分析答题。
25．【答案】（1）解：小球受重力 、细线的拉力 和风的作用力 。根据共点力平衡条件
（2）解：依题意，风速为 时， ，其中 为常量。所以
同理，风速为 时
解得
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】（1）对小球受力分析，根据共点力平衡条件列式，求解风对小球的作用力大小；（2）对小球受力分析，结合风对小球作用力的大小与风速的平方得关系和共点力平衡条件求解风速v跟细线与竖直方向夹角θ 之间的关系。
【小题解析】北京市2023年第一次普通高中物理学业水平合格性考试试题
一、选择题组
如图为C919国产大飞机起飞前在跑道上滑行的示意图，其运动可视为由静止开始的匀加速直线运动。时刻开始，飞机在第1个内、第2个内、第3个内前进的距离分别是、、，且。
1．下列描述飞机运动的物理量中，属于矢量的是（ ）
A．质量 B．时间 C．路程 D．速度
2．在这内，飞机的速度（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．保持不变 D．先增大后减小
3．在这内，飞机的加速度（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．保持不变 D．先增大后减小
【答案】1．D
2．A
3．C
【知识点】矢量与标量；匀变速直线运动的定义与特征
【解析】【分析】（1）标量只有大小，没有方向，矢量既有大小也有方向；（2）匀加速直线运动，速度逐渐增大；（3）匀变速直线运动的加速度保持不变。
1．只有大小没有方向的物理是标量，有大小又有方向的物理量是矢量。质量、时间和路程都只有大小没有方向，是标量，速度既有大小也有方向，是矢量，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
2．由题意知，飞机从静止开始做匀加速直线运动，速度逐渐增加，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
3．飞机做匀加速直线运动，加速度保持不变，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
我国古代《墨经》一书中记载了利用斜面提升重物的方法，这一方法在现代生活中仍然被广泛应用。如图所示，装载货物时，常会在卡车车尾斜搭一块木板，工人将货物沿木板入车厢。
4．货物在沿木板向上运动的过程中（ ）
A．只受重力
B．只受重力和推力
C．只受重力和支持力
D．受重力、推力、支持力和摩擦力
5．货物在沿木板向上运动的过程中，其重力势能（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．保持不变 D．先增大后减小
6．木板对货物的支持力和货物对木板的压力（ ）
A．大小相等，方向相反 B．大小相等，方向相同
C．大小不等，方向相反 D．大小不等，方向相同
【答案】4．D
5．A
6．A
【知识点】牛顿第三定律；受力分析的应用；重力势能
【解析】【分析】（1）做出物体的受力分析；（2）根据重力势能的定义式分析；（3）根据牛顿第三定律分析。
4．货物在沿木板向上运动的过程中受重力、推力、支持力和摩擦力作用，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
5．货物在沿木板向上运动的过程中，由重力势能公式可知，重力势能逐渐增大，A符合题意、BCD不符合题意；
故答案为：A。
6．木板对货物的支持力和货物对木板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，它们大小相等，方向相反，A符合题意、BCD不符合题意。
故答案为：A。
投掷飞镖是一种常见的娱乐活动。如图所示，靶盘竖直放置，将飞镖沿水平方向正对靶心掷出，经镖射中靶心正下方的某点。已知飞镖掷出前距把心的水平距离为，飞镖可视为质点，不计空气阻力。
7．以地面为参考系，飞镖在空中做（ ）
A．平抛运动 B．圆周运动
C．匀速直线运动 D．匀减速直线运动
8．飞镖掷出时速度的大小为（ ）
A． B． C． D．
9．飞镖在空中运动的过程中（ ）
A．动能逐渐增大 B．动能逐渐减小
C．机械能逐渐增大 D．机械能逐渐减小
【答案】7．A
8．C
9．A
【知识点】功能关系；平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）根据平抛运动的概念进行分析；（2）根据平抛运动的规律求解飞镖掷出时速度的大小；（3）根据动能定理分析飞镖动能的变化情况，由功能关系分析机械能的变化情况。
7．以地面为参考系，飞镖初速度水平，运动过程只受重力，所以飞镖在空中做平抛运动，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
8．飞镖在水平方向上做匀速直线运动，有：，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
9．飞镖在空中运动的过程中只有重力做正功，所以飞镖的动能逐渐增大，机械能不变，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
如图所示，实线为正点电荷的电场线，虚线是等势面。是电场中的三个点，这三点的电场强度大小分别为、、，电势分别为，一试探电荷在这三点受到的静电力大小分别为。
10．关于电场强度大小的比较，下列关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
11．关于电势高低的比较，下列关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
12．关于静电力大小的比较，下列关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】10．B
11．C
12．B
【知识点】电场及电场力；电场强度；电场线；电势
【解析】【分析】（1）根据电场线的疏密程度判断电场强度的大小关系；（2）根据沿着电场线方向电势降低判断电势的高低；（3）根据电场力F=Eq判断电场力大小关系。
10．电场线越密，电场强度越大，可知，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
11．沿着电场线方向电势降低，可知，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
12．电场力F=qE，因，可得，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
电源、电阻箱、电压表与开关连接成如图所示的电路，电源内电阻。闭合开关S后，当电阻箱接入电路的阻值时，电压表示数为。
13．闭合开关S后，通过电阻箱的电流为（ ）
A． B． C． D．
14．闭合开关S后，电阻箱的电功率为（ ）
A． B． C． D．
15．电源的电动势为（ ）
A． B． C． D．
【答案】13．B
14．B
15．C
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【分析】（1）由欧姆定律计算通过电阻箱的电流；（2）根据电功率的计算公式P=UI求解电阻箱的电功率；（3）根据闭合电路的欧姆定律求解电源的电动势。
13．由欧姆定律可得通过电阻箱的电流为：，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
14．电阻箱的电功率为：P=UI=2.0×1.0W=2.0W，B符合题意、ACD不符合题意。
故答案为：B。
15．根据闭合电路的欧姆定律可得：E=U+Ir=2.0V+1.0×1.0V=3.0V，C符合题意、ABD不符合题意。
故答案为：C。
电容器是一种重要的电学元件，它能储存电荷。两个彼此绝缘又相距很近的导体，就构成一个简单的电容器。
16．在给一固定电容器充电的过程中（ ）
A．电容器的电容逐渐增大 B．电容器的电容逐渐减小
C．电容器所带的电荷量逐渐增大 D．电容器所带的电荷量逐渐减小
17．给一个平行板电容器充电，保持两极板间的距离不变，用表示两极板间电压，用表示两极板间电场强度的大小，图中正确反映和关系的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】16．C
17．B
【知识点】电容器及其应用；电势差与电场强度的关系
【解析】【分析】（1）理解电容器的电容和电荷量关系；（2）根据公式分析E-U图像。
16．电容器的电容是由自身决定的物理，与极板的带电量和极板电压无关，所以在给固定电容器充电的过程中，电容是保持不变的，而电容器所带的电荷量逐渐增大，C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C。
17．根据可知，在极板间距保持不变的情况下，电场强度与电势差成正比，B符合题意，ACD不符合题意；
故答案为：B。
二、实验题
18．某同学利用控制变量法探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图1所示。在探究加速度与质量的关系时，需要保持小车 （选填“质量”或“所受作用力”）不变。他正确操作实验和处理数据，得到如图2所示的图像。由图像可知，小车的加速度与小车的质量成 （选填“正比”或“反比”）。
【答案】所受作用力；反比
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】此实验采用的是控制变量法，在探究加速度a与质量m的关系时，需要保持小车所受作用力F不变；由图像可知，图像是一条经过坐标原点的倾斜的直线，说明加速度a与质量的倒数成正比，即小车的加速度a与小车的质量m成反比。
【分析】根据控制变量法即可分析；根据分析a与m的关系。
19．如图所示，在探究平抛运动规律的实验中，用小锤打击弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球由静止开始下落，可观察到两小球同时落地。实验中B球做 （选填“自由落体”或“匀速直线”）运动；改变装置距地面的高度和打击的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地，说明A球在竖直方向的分运动是 （选填“自由落体”或“匀速直线”）运动。
【答案】自由落体；自由落体
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】B球由静止开始下落，所以B球做自由落体运动； A球沿水平方向抛出，同时B球由静止开始下落，改变装置距地面的高度和打击的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地，说明A球在竖直方向的分运动与B球的运动相同，是自由落体运动。
【分析】A球沿水平方向抛出做平抛运动，同时B球被松开，自由下落做自由落体运动，发现每次两球都同时落地，只能说明平抛竖直方向的分运动是自由落体运动。
三、填空题
20．如图所示，一带正电的导体球M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N挂在横杆上。当小球N静止时，丝线与竖直方向成角，由此推断小球N带 （选填“正”或“负”）电荷。若把导体球M向右移动一小段距离，则丝线与竖直方向的夹角将 （选填“变大”或“变小”）。
【答案】正；变小
【知识点】库仑定律；共点力的平衡
【解析】【解答】由图可知，小球M与N相互排斥，可知M、N带同种电荷，因为M带正电，所以N也带正电；
小球N受重力mg，绳的拉力，库仑力F，由共点力平衡条件可得：；由库仑定律可知：，由于导体球M向右移动一小段距离，r增大，则库仑力变小，所以偏角θ变小。
【分析】根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，即可判定小球电性；再对小球受力分析，根据库仑定律和共点力平衡条件列式，分析丝线与竖直方向夹角的变化情况。
四、解答题
21．如图所示，一水平拉力作用在质量的物体上，物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动，加速度的大小。求：
（1）物体所受水平拉力的大小；
（2）物体在末的速度大小。
【答案】（1）解：一水平拉力 作用在质量 的物体上，加速度的大小 ，根据牛顿第二定律可得
（2）解：由速度时间公式，可得物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动，在 末的速度大小为
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）根据牛顿第二定律列式，求解物体所受的水平拉力；（2）根据匀变速直线运动速度—时间公式列式，求解物体的速度。
22．如图所示，是匀强电场中同一条电场线上的两点，一电荷量的试探电荷放在点时所受静电力的大小；将该试探电荷从点移到点，静电力做功。 求：
（1）该匀强电场电场强度的大小；
（2） 两点的电势差。
【答案】（1）解：根据电场强度定义，可得
（2）解：根据电势差定义，可得
【知识点】电场强度；电势差
【解析】【分析】（1）根据电场强度的定义式求解场强的大小；（2）根据电势差的定义式求解电势差的大小。
23．游乐场里有一种叫“旋转魔盘”的游戏项目，如图所示在一段时间内某游客（可视为质点）随圆盘一起在水平面内做匀速圆周运动，角速度为，半径为r。已知该游客的质量为m。
（1）求该游客做圆周运动时所需向心力的大小F；
（2）当圆盘转速增大时，该游客仍能与圆盘保持相对静止，其所需向心力的大小如何变化？简要说明理由。
【答案】（1）解：根据牛顿第二定律
根据向心加速度公式
解得该游客做圆周运动时所需向心力的大小为
（2）解：圆盘转速增大时，角速度 也增大。根据
可知 增大，游客所需的向心力 随之增大。
【知识点】牛顿第二定律；向心力；向心加速度
【解析】【分析】（1）根据牛顿第二定律和向心加速度与角速度的关系式求解物体所受的向心力；（2）根据转速与角速度的关系和（1）中得到的向心力表达式分析即可。
24．静电除尘的原理如图所示，负极B附近的气体分子被电离成正离子和电子，其中电子在向着正极A运动的过程中附着在粉尘上，使粉尘带负电。粉尘在静电力的作用下被吸附到正极A上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中，达到除尘的目的。已知A、B两极间的电压为，一粉尘颗粒所带的电荷量为，从距离B足够近的地方运动到A。
（1）求静电力对该粉尘颗粒所做的功；
（2）初始位置和电荷量相同，但质量不同的粉尘颗粒，落在A板上的位置可能不同，静电力对这些粉尘颗粒做的功是否相同？简要说明理由。
【答案】（1）解：静电力对粉尘颗粒做的功
（2）解：静电力对粉尘颗粒做的功相同。
根据
静电力做功只与电荷量、初末位置电势差有关。 板上各点电势相同，电荷量相同的粉尘颗粒从同一位置出发，落到 板上的不同位置，电势差均相同，因此静电力做功相同。
【知识点】电场力做功；电势差
【解析】【分析】（1）根据静电场对电荷做功的公式W=qU计算。（2）根据静电力做功的特点分析答题。
25．某物理学习小组设计了一个测量风速的装置，其原理如图所示。用一根不可伸长的细线，悬挂一个质量为的小球，风沿水平方向吹来时，细线偏离竖直方向。风速越大，细线与竖直方向的夹角越大，根据夹角的大小可以指示出风速的大小。已知当风速为时，细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为。
（1）求当风速为时，风对小球作用力的大小；
（2）若风对小球作用力的大小与风速的平方成正比，即，推导风速跟细线与竖直方向夹角之间的关系。
【答案】（1）解：小球受重力 、细线的拉力 和风的作用力 。根据共点力平衡条件
（2）解：依题意，风速为 时， ，其中 为常量。所以
同理，风速为 时
解得
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】（1）对小球受力分析，根据共点力平衡条件列式，求解风对小球的作用力大小；（2）对小球受力分析，结合风对小球作用力的大小与风速的平方得关系和共点力平衡条件求解风速v跟细线与竖直方向夹角θ 之间的关系。
