2023-2024学年湖南省长沙市宁乡市高一(下)期末物理试卷

2023-2024学年湖南省长沙市宁乡市高一（下）期末物理试卷一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．（4分）第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折，牛顿在他们研究的基础上，得出了万有引力定律。下列有关万有引力定律的说法中正确的是（）A．太阳与行星之间引力的规律并不适用于行星与它的卫星 B．开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆 C．库仑利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值 D．牛顿在发现万有引力定律的过程中没有利用牛顿第三定律的知识2．（4分）风能作为一种清洁的可再生能源，正逐步被推广使用。如图所示是位于杭州湾跨海大桥南岸的风力发电场内的一台发电机，在风力推动下，风叶带动发电机发电，M、N为同一个叶片上的两点，下列说法中正确的是（）A．M点的线速度等于N点的线速度 B．M点的角速度小于N点的角速度 C．M点的周期大于N点的周期 D．M点的向心加速度小于N点的向心加速度3．（4分）下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（）A．铁路转弯处外轨比内轨高是为了利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯 B．“水流星”表演中，通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用 C．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车受到的重力大于支持力 D．脱水筒的脱水原理是水滴受到衣物的“附着力”小于其所需的向心力，从而沿切线方向甩出4．（4分）如图所示，一个小球分别沿三条轨道由静止从同一点出发到达相同的终点，发现小球从B轨道滑下用时最短，C轨道其次，A轨道最长，B轨道轨迹称为最速降线，设计师在设计过山车时大多采用B轨道。若忽略各种阻力，比较沿三条轨道下滑情况，下列说法正确的是（）A．下滑过程中重力做功的功率一样大 B．沿C轨道滑下，轨道对小球的支持力做功最多 C．到达终点前瞬间，沿A轨道下滑的小球速度最大 D．到达终点前瞬间，沿A轨道下滑的小球重力功率最大5．（4分）如图为监测水位变化的电容式传感器的原理简图，两块平行金属板的表面已进行绝缘处理。当水位发生变化时，可通过信号输出端进行监测。若观测到输出端a的电势低于b的电势，即电容器在放电，则可判断（）A．电容器电容变大 B．水位正在下降 C．电容器电压变大 D．两金属板间的电场强度变大6．（4分）如图所示，A为带正电的金属板，其所带电荷量为Q，在金属板的垂直平分线上，距板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球用绝缘细线悬挂于O点，小球受水平向右的静电力偏转θ角保持静止，静电力常量为k，重力加速度为g，则小球所在处的场强大小为（）A．kQr2 B．kQr 二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。（多选）7．（5分）某运动员进行投篮训练，两次在同一位置用相同速率将球投出后从同一位置进入篮筐，两次篮球的轨迹如图所示，不计空气阻力，下列相关说法正确的是（）A．沿轨迹①飞行时加速度更大 B．两次运动到轨迹最高点时速度相等 C．沿轨迹①飞行的时间更长 D．两次进入篮筐时的速度一定不等（多选）8．（5分）为了提高运动学员的体能，教练进行一种拖轮胎跑的训练，如图所示，某次训练中，运动学员在腰间系绳拖动轮胎在水平地面前进，已知连接轮胎的拖绳与地面夹角为37°，绳子拉力大小为100N。若运动学员拖着轮胎以6m/s的速度匀速直线前进3s，则下列说法正确的是（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2）（）A．3s内，绳子拉力对轮胎做功为1440J B．3s内，轮胎克服地面摩擦力做功为﹣1440J C．3s内，轮胎所受合力做功为1800J D．3s末，绳子拉力功率为480W（多选）9．（5分）随着科学技术的发展，人们对静电特性的认识越来越深入，静电在生产、生活实践中得到了广泛地应用，但有时也要防止静电产生的危害。下列措施属于防止静电危害的是（）A．油罐车尾的铁链 B．静电喷涂机 C．避雷针 D．飞机上的“放电刷”（多选）10．（5分）国家航天局消息，我国科研团队根据“祝融号”火星车发回遥测信号确认，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。火星绕太阳公转周期约为地球公转周期的2倍，火星的直径约为地球的一半，质量仅是地球的0.1倍。由以上信息可知（）A．发射火星探测器需要的速度不能小于16.7km/s B．探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的引力太 C．火星绕太阳的轨道半径约为地球绕太阳的轨道半径的4倍 D．在火星表面发射近地卫星的速度小于地球的第一宇宙速度三、实验题（本大题共2小题，共16分）11．（8分）在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系的实验中。（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到的方法是：。A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量D.演绎法（2）如图所示，A、B都为质量相同的钢球，图中所示是在研究向心力的大小Fn与的关系。A质量mB.角速度ωC.半径r（3）如图所示，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为。12．（8分）甲同学利用如图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。①除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有。（选填器材前的字母）A．大小合适的铁质重锤B．体积较大的木质重锤C．刻度尺D．天平E．秒表②安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的哪个等式（用题中所给字母表示）。A．8ghBT2＝（hC﹣hA）2B．4ghBT2＝（hC﹣hA）2C．2ghBT2＝（hC﹣hA）2D．都不正确③若经过计算发现增加的动能大于减少的重力势能，则实验中可能存在的问题是：。四、计算题（请给出解答过程，只有结论不计分，本大题共3小题，40分）13．（10分）由于路况不好，小轿车不慎陷入泥滩无法行驶，请来救援车帮忙，如图甲所示，救援车固定不动，利用绞盘、绳子、轻质滑轮将车拉出沙滩。若路面水平，小轿车的质量为1500kg，整个拉动过程中小轿车移动的速度随时间变化的图象如图乙所示，其中小轿车被匀速拉动时绞盘的拉力恒为2×103N。（设拉动过程中小轿车受到的阻力恒定，忽略滑轮轮轴处摩擦，g＝10m/s2）求：（1）小轿车被匀速拉动过程中小轿车受到的拉力做功的功率是多少？（2）小轿车被拉动过程中绞盘的拉力的最大功率是多少？14．（12分）如图甲所示，真空中相距d＝5cm的两块平行金属板A、B与电源连接（图中未画出），其中B板接地（电势为零），A板电势变化的规律如图乙所示。将一个质量：m＝2.0×10﹣23kg带电荷量q＝+1.6×10﹣15C的粒子从紧临B板处无初速度释放，在t=T（1）在t＝0时刻释放的带电粒子释放瞬间粒子加速度的大小；（2）在t＝0时刻释放的带电粒子到达A板时动能；（3）A板电势变化的周期。15．（18分）如图甲所示，“回回炮”是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物M。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示的模型，将一质量m＝10kg、可视为质点的石块装在长L＝10m的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面的夹角为30°，松开后长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在与O点的水平距离为30m地面水平地面上。测得长臂L1＝10m，短臂L2＝5m，不计臂杆质量、空气阻力及轴摩擦力，取重力加速度大小g＝10m/s2。求（1）石块被水平抛出时的速度；（2）重物M的质量；（3）石块被水平抛出前瞬间轴承O对臂的作用力。

2023-2024学年湖南省长沙市宁乡市高一（下）期末物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．（4分）第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折，牛顿在他们研究的基础上，得出了万有引力定律。下列有关万有引力定律的说法中正确的是（）A．太阳与行星之间引力的规律并不适用于行星与它的卫星 B．开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆 C．库仑利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值 D．牛顿在发现万有引力定律的过程中没有利用牛顿第三定律的知识【考点】天体运动的探索历程．【答案】B【分析】所有行星绕太阳的运动都是椭圆；太阳与行星间的引力就是万有引力，自然界一切物体之间都有这种引力，包括行星与它的卫星；万有引力常量G是由卡文迪什在实验室中首次准确测量出来的；地球对地面上物体的引力本质上就是万有引力，太阳与地球之间的引力也是万有引力．【解答】解：A、太阳与行星之间引力的规律也适用于行星与它的卫星之间，故A错误；B、开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆，即开普勒第一定律，故B正确；C、卡文迪什利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值，故C错误；D、牛顿在发现万有引力定律的过程中利用了牛顿第三定律的知识，故D错误。故选：B。2．（4分）风能作为一种清洁的可再生能源，正逐步被推广使用。如图所示是位于杭州湾跨海大桥南岸的风力发电场内的一台发电机，在风力推动下，风叶带动发电机发电，M、N为同一个叶片上的两点，下列说法中正确的是（）A．M点的线速度等于N点的线速度 B．M点的角速度小于N点的角速度 C．M点的周期大于N点的周期 D．M点的向心加速度小于N点的向心加速度【考点】传动问题．【答案】D【分析】同一个叶片上的点转动的角速度大小相等，根据v＝rω、a＝rω2比较线速度和加速度的大小。【解答】解：AB、由图可知M、N两点属于同轴转动，转动的角速度相等，根据v＝rω知，M点转动的半径小，则M点的线速度小于N点的线速度，故AB错误；C、M、N两点转动的角速度相等，所以它们的周期是相等的，故C错误；D、根据a＝rω2知，M、N的角速度相等，M点的转动半径小，则M点的加速度小于N点的加速度，故D正确。故选：D。3．（4分）下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（）A．铁路转弯处外轨比内轨高是为了利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯 B．“水流星”表演中，通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用 C．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车受到的重力大于支持力 D．脱水筒的脱水原理是水滴受到衣物的“附着力”小于其所需的向心力，从而沿切线方向甩出【考点】离心运动的应用和防止；火车的轨道转弯问题；绳球类模型及其临界条件；拱桥和凹桥类模型分析．【答案】D【分析】首先明确物体在圆周运动中的受力情况，特别是向心力的来源；然后分析物体的运动状态变化对受力的影响；最后根据牛顿第二定律或向心力公式判断各力的大小关系。【解答】解：A.铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，原因是当火车按规定速度转弯时，由火车的重力和轨道对它的支持力的合力来提供火车转弯所需的向心力，从而避免轮缘对外轨的挤压，故A错误；B.“水流星”表演中，通过最高点时，水受到重力及筒底的支持力作用，加速度方向竖直向下，处于失重状态，而当“水流星”刚好能通过最高点时，水仅受重力的作用，支持力为零，此时处于完全失重状态，故B错误；C.汽车通过凹形桥的最低点时，圆心在汽车的正上方，此时重力和支持力的合力提供向心力，即有N−mg=mvD.脱水筒的脱水原理是：当转筒的速度较大时，水滴做圆周运动所需要的向心力较大，而水与衣物之间的粘滞力无法提供，所以水滴将做离心运动，从而沿切线方向甩出，故D正确。故选：D。4．（4分）如图所示，一个小球分别沿三条轨道由静止从同一点出发到达相同的终点，发现小球从B轨道滑下用时最短，C轨道其次，A轨道最长，B轨道轨迹称为最速降线，设计师在设计过山车时大多采用B轨道。若忽略各种阻力，比较沿三条轨道下滑情况，下列说法正确的是（）A．下滑过程中重力做功的功率一样大 B．沿C轨道滑下，轨道对小球的支持力做功最多 C．到达终点前瞬间，沿A轨道下滑的小球速度最大 D．到达终点前瞬间，沿A轨道下滑的小球重力功率最大【考点】机械能守恒定律的简单应用；功率的定义、物理意义和计算式的推导．【答案】D【分析】根据功率的计算公式分析出平均功率的大小情况；支持力与速度方向时刻垂直，所以支持力对小球不做功；根据机械能守恒定律分析出小球在终点处的速度特点。【解答】解：A．根据P=WB．小球沿着三条轨道下滑，支持力都始终与速度方向垂直，支持力都不做功，故B错误；C．根据机械能守恒定律，小球在三条轨道的终点处速度大小相同，故C错误；D．重力的瞬时功率为PG＝mgvcosθ到达终点前瞬间，沿A轨道下滑的小球速度与竖直方向的夹角θ最小，cosθ最大，重力的瞬时功率最大，故D正确。故选：D。5．（4分）如图为监测水位变化的电容式传感器的原理简图，两块平行金属板的表面已进行绝缘处理。当水位发生变化时，可通过信号输出端进行监测。若观测到输出端a的电势低于b的电势，即电容器在放电，则可判断（）A．电容器电容变大 B．水位正在下降 C．电容器电压变大 D．两金属板间的电场强度变大【考点】电容器的动态分析（U不变）——板间距离变化．【答案】B【分析】根据电容的定义式与决定式子结合电场与电势差的关系解答。【解答】解：观测到输出端a的电势低于b的电势，即电容器在放电，可知电容器电荷量减小，根据电容的定义式有：C=电容器与电源相连，电容器电压不变，则电容器电容变小；根据C=可知水位正在下降；根据E=可知两金属板间的电场强度不变。故ACD错误，B正确；故选：B。6．（4分）如图所示，A为带正电的金属板，其所带电荷量为Q，在金属板的垂直平分线上，距板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球用绝缘细线悬挂于O点，小球受水平向右的静电力偏转θ角保持静止，静电力常量为k，重力加速度为g，则小球所在处的场强大小为（）A．kQr2 B．kQr 【考点】用特殊的方法求解电场强度．【答案】D【分析】根据带电小球的平衡条件列平衡方程，结合电场力和电场强度的关系式联立解答。【解答】解：小球的受力图如下根据平衡条件，水平方向上有F＝Tsinθ竖直方向上有mg＝Tcosθ又有F＝qE联立解得E=mgtanθ故选：D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。（多选）7．（5分）某运动员进行投篮训练，两次在同一位置用相同速率将球投出后从同一位置进入篮筐，两次篮球的轨迹如图所示，不计空气阻力，下列相关说法正确的是（）A．沿轨迹①飞行时加速度更大 B．两次运动到轨迹最高点时速度相等 C．沿轨迹①飞行的时间更长 D．两次进入篮筐时的速度一定不等【考点】斜抛运动．【答案】CD【分析】A.根据篮球的受力情况判断加速度情况；BC.根据水平方向的匀速直线运动结合水平分速度大小关系进行分析解答；D.根据机械能守恒和速度的矢量性进行分析判断。【解答】解：A.篮球两次在空中的运动都是斜上抛运动，都只受重力，故加速度一样大，故A错误；B.篮球运动到轨迹最高点时速度为vx＝v0cosθ，由于抛出时速率都为v0，水平方向做匀速直线运动，但速度和水平方向的夹角不等，则vx一定不等，故B错误；C.由图，轨迹②初速度与水平方向的夹角较小，则水平分速度vx＝v0cosθ更大，从抛出点到进入篮筐的位置水平位移x相等，即x＝vxt＝v0cosθ•t，所以轨迹②飞行时间更短，故C正确；D.篮球从抛出点到进入篮筐的位置的过程中，满足机械能守恒，初动能相同，则末动能相等，即末态速率相同，速度是矢量，由于水平分速度和竖直分速度都不等，合速度方向不同，故D正确。故选：CD。（多选）8．（5分）为了提高运动学员的体能，教练进行一种拖轮胎跑的训练，如图所示，某次训练中，运动学员在腰间系绳拖动轮胎在水平地面前进，已知连接轮胎的拖绳与地面夹角为37°，绳子拉力大小为100N。若运动学员拖着轮胎以6m/s的速度匀速直线前进3s，则下列说法正确的是（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2）（）A．3s内，绳子拉力对轮胎做功为1440J B．3s内，轮胎克服地面摩擦力做功为﹣1440J C．3s内，轮胎所受合力做功为1800J D．3s末，绳子拉力功率为480W【考点】动能定理的简单应用；恒力做功的计算．【答案】AD【分析】在拉力作用下，轮胎做匀速运动，根据运动学公式求得3s内通过的位移，利用恒力做功W＝Fxcosθ求得拉力做功，对轮胎由动能定理求得克服摩擦力做功，合力对轮胎做功等于轮胎动能的变化量，拉力的瞬时功率P＝Fvcosθ即可求得。【解答】解：A．3s内轮胎的位移为x＝vt＝6×3m＝18m3s内，绳子拉力对轮胎做功为WF＝Fxcos37°＝100×18×0.8J＝1440J故A正确；B．3s内，轮胎克服地面摩擦力做功为W克＝fx＝Fcos37°•x解得W克＝1440J故B错误；C．3s内，因轮胎匀速运动，轮胎所受合外力为零，所以轮胎所受合力做功为零，故C错误；D．3s末，绳子拉力功率为P＝Fvcos37°＝100×6×0.8W＝480W故D正确。故选：AD。（多选）9．（5分）随着科学技术的发展，人们对静电特性的认识越来越深入，静电在生产、生活实践中得到了广泛地应用，但有时也要防止静电产生的危害。下列措施属于防止静电危害的是（）A．油罐车尾的铁链 B．静电喷涂机 C．避雷针 D．飞机上的“放电刷”【考点】电荷在导体上的分布、尖端放电；静电的利用和防止．【答案】ACD【分析】关于静电的防止与应用，可以结合各种实例的原理出发就可以判断出答案。【解答】解：油罐车尾的铁链、避雷针、飞机上的“放电刷”属于防止静电带来的危害，静电喷涂机属于利用静电技术，故ACD正确，B错误。故选：ACD。（多选）10．（5分）国家航天局消息，我国科研团队根据“祝融号”火星车发回遥测信号确认，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。火星绕太阳公转周期约为地球公转周期的2倍，火星的直径约为地球的一半，质量仅是地球的0.1倍。由以上信息可知（）A．发射火星探测器需要的速度不能小于16.7km/s B．探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的引力太 C．火星绕太阳的轨道半径约为地球绕太阳的轨道半径的4倍 D．在火星表面发射近地卫星的速度小于地球的第一宇宙速度【考点】第一、第二和第三宇宙速度的物理意义；开普勒三大定律；万有引力的基本计算．【答案】BD【分析】火星和地球都绕太阳做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律列式判断，星球表面的加速度为g=GMR2【解答】解：A、火星探测器要摆脱地球的束缚，又不能脱离太阳的束缚，其发射速度大于11.2km/s且小于16.7km/s，故A错误；B、根据万有引力公式，探测器在地球表面受到的引力F1=GM地mR地2C、由开普勒定律：r火3TD、根据第一宇宙速度表达式：v=GM故选：BD。三、实验题（本大题共2小题，共16分）11．（8分）在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系的实验中。（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到的方法是：C。A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量D.演绎法（2）如图所示，A、B都为质量相同的钢球，图中所示是在研究向心力的大小Fn与B的关系。A质量mB.角速度ωC.半径r（3）如图所示，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为2：1。【考点】探究圆周运动的相关参数问题．【答案】（1）C；（2）B；（3）2：1。【分析】（1）根据实验原理进行分析作答；（2）根据向心力公式结合题图的已知条件分析作答；（3）根据向心力公式以及线速度、角速度的关系求解作答。【解答】解：（1）影响向心力大小的因素有小球的质量、小球做匀速圆周运动的半径和小球的角速度，因此本实验要采用控制变量法进行研究，故ABD错误，C正确。故选：C。（2）根据向心力公式F＝mrω2，如图所示，A、B两小球的质量相同，做匀速圆周运动的半径相同，根据“控制变量法”，研究向心力的大小Fn与角速度的关系，故AC错误，B正确。故选：B。（3）根据向心力公式F＝mrω2两小球的角速度之比ω两塔轮之间通过皮带传动，根据线速度与加速度的关系v＝R1ω1＝R2ω2塔轮半径之间R1故答案为：（1）C；（2）B；（3）2：1。12．（8分）甲同学利用如图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。①除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有AC。（选填器材前的字母）A．大小合适的铁质重锤B．体积较大的木质重锤C．刻度尺D．天平E．秒表②安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的哪个等式A（用题中所给字母表示）。A．8ghBT2＝（hC﹣hA）2B．4ghBT2＝（hC﹣hA）2C．2ghBT2＝（hC﹣hA）2D．都不正确③若经过计算发现增加的动能大于减少的重力势能，则实验中可能存在的问题是：用公式v＝gt算各点瞬时速度。【考点】验证机械能守恒定律．【答案】①AC②A③用公式v＝gt算各点瞬时速度【分析】①根据实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定所需的测量器材；②根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度，根据机械能守恒定律确定要验证的表达式；③增加的动能大于减少的重力势能，存在问题可能在速度的计算上。【解答】解：①除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，因为体积较大的木质重锤相对阻力影响较大，则选用大小合适的铁质重锤；用刻度尺测量纸带；因表达式两边都有质量m，则不需要用天平测量质量；打点计时器本身就是计时仪器，则不需要秒表。故选：AC。②根据机械能守恒定律知，从O点到B点要验证的关系是mghB=vB=整理得：8ghBT2＝（hC﹣hA）2故选：A。③若经过计算发现增加的动能大于减少的重力势能，则实验中可能存在的问题是：用公式v＝gt算各点瞬时速度。故答案为：①AC②A③用公式v＝gt算各点瞬时速度四、计算题（请给出解答过程，只有结论不计分，本大题共3小题，40分）13．（10分）由于路况不好，小轿车不慎陷入泥滩无法行驶，请来救援车帮忙，如图甲所示，救援车固定不动，利用绞盘、绳子、轻质滑轮将车拉出沙滩。若路面水平，小轿车的质量为1500kg，整个拉动过程中小轿车移动的速度随时间变化的图象如图乙所示，其中小轿车被匀速拉动时绞盘的拉力恒为2×103N。（设拉动过程中小轿车受到的阻力恒定，忽略滑轮轮轴处摩擦，g＝10m/s2）求：（1）小轿车被匀速拉动过程中小轿车受到的拉力做功的功率是多少？（2）小轿车被拉动过程中绞盘的拉力的最大功率是多少？【考点】功率的定义、物理意义和计算式的推导；牛顿第二定律的简单应用．【答案】（1）小轿车被匀速拉动过程中小轿车受到的拉力做功的功率是2000W；（2）小轿车被拉动过程中绞盘的拉力的最大功率是2187.5W。【分析】（1）运用P＝Fv求小轿车受到的拉力做功的功率；（2）由牛顿第二定律求出拉力，运用P＝Fv求最大功率。【解答】解：（1）匀速拉动过程中小轿车的速度为v0＝0.5m/s小轿车被匀速拉动过程中小轿车受到的拉力T1则小轿车被匀速拉动过程中小轿车受到的拉力做功的功率P1＝T1v0解得P1＝2000W（2）小轿车受到的阻力f=T小轿车匀加速直线运动过程，根据图像可知，加速度为a=Δv解得a＝0.25m/s2匀加速直线运动过程中，根据牛顿第二定律有T2﹣f＝ma匀加速直线运动末状态的功率最大，则有Pmax＝T2v0解得Pmax＝2187.5W答：（1）小轿车被匀速拉动过程中小轿车受到的拉力做功的功率是2000W；（2）小轿车被拉动过程中绞盘的拉力的最大功率是2187.5W。14．（12分）如图甲所示，真空中相距d＝5cm的两块平行金属板A、B与电源连接（图中未画出），其中B板接地（电势为零），A板电势变化的规律如图乙所示。将一个质量：m＝2.0×10﹣23kg带电荷量q＝+1.6×10﹣15C的粒子从紧临B板处无初速度释放，在t=T（1）在t＝0时刻释放的带电粒子释放瞬间粒子加速度的大小；（2）在t＝0时刻释放的带电粒子到达A板时动能；（3）A板电势变化的周期。【考点】带电粒子在周期性变化的电场中偏转；牛顿第二定律的简单应用；动能定理的简单应用．【答案】（1）在t＝0时刻释放的带电粒子释放瞬间粒子加速度的大小4.0×109m/s2；（2）在t＝0时刻释放的带电粒子到达A板时动能4×10﹣15J；（3）A板电势变化的周期2×【分析】（1）由图可知两板间开始时的电势差，则由U＝Ed可求得两板间的电场强度，则可求得电场力，由牛顿第二定律可求得加速度的大小；（2）由平抛运动规律求得在t＝0时刻释放的带电粒子到达A板时速度，进而求得动能；（3）因粒子受力可能发生变化，故由位移公式可求得粒子通过的距离，由粒子恰好不能到达A板求解A板电势变化的周期。【解答】解：（1）金属板A、B间的匀强电场强度为E=U带电粒子在两板间受的电场力为F=qE=qU由牛顿第二定律可得加速度为a=qU解得a＝4.0×109m/s2可知在t＝0时刻释放的带电粒子释放瞬间粒子加速度的大小为4.0×109m/s2。（2）在t＝0时刻释放的带电粒子在到达A板时，垂直A板方向则有d=1解得t＝5×10﹣6s带电粒子到达A板时的速度vA＝at则在t＝0时刻释放的带电粒子到达A板时动能为Ek解得Ek（3）由图乙可知，粒子在t=T4～t=x=2×1粒子恰好不能到达A板，则有x＝d，可得T=2答：（1）在t＝0时刻释放的带电粒子释放瞬间粒子加速度的大小4.0×109m/s2；（2）在t＝0时刻