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2022-2023学年河北省石家庄市高三上学期期末物理试题（解析版）
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这是一份2022-2023学年河北省石家庄市高三上学期期末物理试题（解析版），共27页。试卷主要包含了4s等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年河北省石家庄市高三（上）期末物理试卷
1. 在真空中，有两个大小完全相同带电金属小球（可看成点电荷）相距为L，它们之间静电斥力为。如果将它们相互接触一下放回原处，则此时它们之间的作用力为（ ）
A. 一定大于F B. 一定小于F C. 可能小于F D. 可能大于F
2. 下列四幅图中的物体在指定的过程中机械能守恒的是（不计空气阻力的影响）（ ）
A. 甲图：被匀速提升的货物
B. 乙图：沿斜面匀速下滑的滑雪运动员
C. 丙图：在匀速爬坡的汽车
D. 丁图：被斜向上抛出后在空中运动的石头
3. P、Q两电荷的电场线分布如图所示，c、d为电场中的两点。一带电粒子从a运动到b（不计重力），轨迹如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. P、Q带同种电荷
B. c、d两点的电势相等
C. 带电粒子在a点所受电场力小于在b点所受电场力
D. 带电粒子从a运动到b，电场力做负功，电势能增大
4. 一质点做直线运动图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 在2~4s内，质点处于静止状态
B. 质点在0~2s内的加速度比4~6s内的加速度大
C. 在0~6s内，质点的平均速度为3
D. 在第5s末，质点离出发点最远
5. 将物块放在一固定粗糙斜面上，对其施加平行于斜面向上的外力F使之处于静止状态，如图所示，现逐渐增加外力F的大小，物块始终静止不动。则（ ）
A. 斜面对物块的支持力一定保持不变
B. 斜面对物块的摩擦力一定逐渐减小
C. 斜面对物块作用力一定逐渐减小
D. 物块所受的合外力一定逐渐增大
6. 某竖直面内的户外广告牌的迎风面积为S，所能承受的最大风力为F。设风吹到广告牌速度立刻减为零，空气密度为，则广告牌能承受的垂直迎风面方向的最大风速为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图，为了行车方便和安全，跨江大桥都要造专门长的引桥来减小桥面的坡度，减小坡度的目的是（ ）
A. 减小汽车与桥面之间的压力 B. 增大汽车沿桥面方向的下滑力
C. 减小汽车重力沿桥面方向的分力 D. 增大汽车重力沿桥面方向的分力
8. 一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.7s时刻的波形如图中的虚线所示，则下列叙述正确的是（ ）
A. 该波的波长为8m
B. 波的周期可能为0.4s
C. 波的传播速度可能为30m/s
D. 质点P在t=0.7s时刻向下运动
9. 如图1所示为汽车在足够长水平路面上以恒定功率P启动的模型，假设汽车启动过程中所受阻力F阻恒定；如图2所示为一足够长的水平的光滑平行金属导轨，导轨间距为L，左端接有定值电阻R，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，将一质量为m的导体棒垂直搁在导轨上并用水平恒力F向右拉动，导体棒和导轨的电阻不计且两者始终接触良好。图3、图4分别是汽车、导体棒开始运动后的v t图像。则下列关于汽车和导体棒运动的说法中正确的是（ ）
A.
B.
C. 若图3中的t1已知，则根据题给信息可求出汽车从启动到速度达到最大所运动的距离x1＝
D. 若图4中的t2已知，则根据题给信息可求出导体棒从开始运动到速度达到最大所运动的距离
10. 如图所示，长为4，倾角为37°的光滑绝缘细杆AD垂直穿过半径为、带电量为-Q的固定大圆环圆心O，细杆上B、O、C三点等分细杆长度。现从细杆的顶端A无初速度地释放一个质量为m，带电量为+q的套在细杆上的可视为点电荷的小滑环。已知静电力常量为k，重力加速度为g，sn37°=0.6，cos37°=0.8，大圆环和小滑环上的电荷均匀分布，小滑环上的电荷不影响电场分布，则下列说法正确的是（ ）
A. 小滑环在D点的速度大小为
B. 大圆环在B点产生的场强大小为
C. 小滑环从B到C的过程中电场力所做的功为
D. 小滑环在B点的加速度大小为
11. 如图为“验证力的平行四边形定则”的实验，将贴有白纸的木板竖直固定放置，三个细绳套L1、L2、L3一端共系于同一结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，弹簧测力计A的另一端挂于固定点P，手持弹簧测力计B拉动细绳，使结点静止于O点．
(1)某次实验中，弹簧测力计A指针位置如图所示，其读数为_____N；
(2)实验时要读出弹簧测力计A、B的示数，还要在白纸上记录O点的位置和L1、L2、L3的________；
(3)下列实验要求中必要的是_______________．
A．弹簧测力计需要在实验前进行校零
B．多次实验时弹簧测力计B始终保持水平
C．多次实验时结点必须在同一点
D．需要测量重物M的重力
12. 某兴趣小组利用图1所示的电路，把开关掷向a对给定电容值为C的电容器充电。R表示接入的电阻，E表示电源电动势（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，得到图后经过计算机软件处理得到如图所示的曲线如图2中①②所示。
（1）根据图像以下判断正确的是________。
A．①②两条曲线不同是E的改变造成的
B．①②两条曲线不同是R的改变造成的
C．需要对电容器快速充电时，R越小越好
D．需要对电容器快速充电时，R越大越好
（2）小明同学利用图3和图4的电路图连接电路，分别完成了“测量电源电动势和内阻”和“测量某一段长度已知的电阻丝的电阻率”两个实验，两个电路使用同一电源。
①图5是该同学根据实验测得的数据在同一坐标轴上同时作出两个实验的图像，下列说法正确的是________。
A．图3中电压表的内阻对实验结果无影响
B．图4中电压表的内阻对实验结果无影响
C．图5可知，电源的电动势为，内阻为
D．在测量的电阻时，若将滑动变阻器移到最右端，消耗的功率约为
②如图6，用螺旋测微器测得该电阻丝的直径________，根据实验所选的电表量程，电压表的示数_________V。
13. 2022年2月11日，北京冬奥会男子钢架雪车比赛结束争夺，中国选手闫文港摘得铜牌，创造了中国选手在这一项目的历史最好成绩。如图甲，钢架雪车比赛运动员先在水平赛道上推着雪车由静止出发，匀加速到水平轨道的末端时，运动员快速俯卧到雪车上沿倾角为θ=15°的倾斜轨道匀加速下滑到P点，运动员在轨道上运动时，从开始运动到运动至P点的速率的平方随运动距离x的变化图像如图乙所示，雪车（含运动员）总质量为120kg，sin15°=0.26，重力加速度g=10m/s2，则：
（1）雪车在倾斜轨道上受到的阻力为多大；
（2）运动员从开始运动到下滑到P点的时间为多长。
14. 如图所示，半径为R的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内，直径AC（含A、C）下方有水平向右的匀强电场，一质量为m，带电量为+q的小球，从A点静止释放，沿圆内轨道运动，第一次恰能通过最高点D，（重力加速度为g）；求：
（1）电场强度的大小；
（2）第n次通过轨道最高点D，轨道对小球的作用力大小．
15. 某兴趣小组设计的连锁机械游戏装置如图所示。左侧有一固定的四分之一圆弧轨道，其末端B水平，半径为3L；在轨道末端等高处有一质量为m的“”形小盒C（可视为质点），小盒C与大小可忽略、质量为3m的物块D通过光滑定滑轮用轻绳相连，左侧滑轮与小盒C之间的绳长为2L；物块D压在质量为m的木板E左端，木板E上表面光滑，下表面与水平桌面间动摩擦因数（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），木板E右端到桌子右边缘固定挡板（厚度不计）的距离为L；质量为m且粗细均匀的细杆F通过桌子右边缘的光滑定滑轮用轻绳与木板E相连，木板E与定滑轮间轻绳水平，细杆F下端到地面的距离也为L；质量为0.25m的圆环（可视为质点）套在细杆F上端，环与杆之间滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，大小为0.5mg。开始时所有装置均静止，现将一质量为m的小球（可视为质点）从圆弧轨道顶端A处由静止释放，小球进入小盒C时刚好能被卡住（作用时间很短可不计），此时物块D对木板E的压力刚好为零。木板E与挡板相撞、细杆F与地面相撞均以原速率反弹，最终圆环刚好到达细杆的底部。不计空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）小球与小盒C相撞后瞬间，小盒C的速度；
（2）小球在四分之一圆弧轨道上克服摩擦力所做的功；
（3）木板E与挡板碰后，向左返回最大位移；
（4）细杆F的长度。
2022-2023学年河北省石家庄市高三（上）期末物理试卷
1. 在真空中，有两个大小完全相同带电金属小球（可看成点电荷）相距为L，它们之间的静电斥力为。如果将它们相互接触一下放回原处，则此时它们之间的作用力为（ ）
A. 一定大于F B. 一定小于F C. 可能小于F D. 可能大于F
【答案】D
【解析】
【详解】有两个大小完全相同带电金属小球（可看成点电荷）相距为L，它们之间的静电斥力为。
相互接触一下放回原处
故D正确ABC错误。
故选D。
2. 下列四幅图中的物体在指定的过程中机械能守恒的是（不计空气阻力的影响）（ ）
A. 甲图：被匀速提升的货物
B. 乙图：沿斜面匀速下滑的滑雪运动员
C. 丙图：在匀速爬坡的汽车
D. 丁图：被斜向上抛出后在空中运动的石头
【答案】D
【解析】
【详解】A．被匀速提升的货物，动能不变，重力势能增大，机械能增大，故A不符合题意；
B．沿斜面匀速下滑的滑雪运动员，动能不变，重力势能减小，机械能减小，故B不符合题意；
C．在匀速爬坡的汽车，动能不变，重力势能增大，机械能增大，故C不符合题意；
D．被斜向上抛出后在空中运动的石头，只受重力作用，机械能守恒，故D符合题意。
故选D。
3. P、Q两电荷的电场线分布如图所示，c、d为电场中的两点。一带电粒子从a运动到b（不计重力），轨迹如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. P、Q带同种电荷
B. c、d两点的电势相等
C. 带电粒子在a点所受电场力小于在b点所受电场力
D. 带电粒子从a运动到b，电场力做负功，电势能增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据电场线的方向，从P出发终止于Q，可知P、Q带异种电荷，故A错误；
B．沿着电场线方向电势逐渐降低可知c点的电势大于d点的电势，故B错误；
C．根据电场线的疏密程度可知，a点的电场强度大于b点的电场强度，则带电粒子在a点所受电场力大于在b点所受电场力，故C错误；
D．带电粒子从a运动到b，做曲线运动，电场力指向运动轨迹凹侧，可知电场力电场力做负功，电势能增大，故D正确。
故选D。
4. 一质点做直线运动的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 在2~4s内，质点处于静止状态
B. 质点在0~2s内的加速度比4~6s内的加速度大
C. 在0~6s内，质点的平均速度为3
D. 在第5s末，质点离出发点最远
【答案】D
【解析】
【详解】A. 在2~4s内，质点做匀速直线运动，A错误；
B. 质点在0~2s内的加速度为
4~6s内的加速为
质点在0~2s内的加速度比4~6s内的加速度小，B错误；
C. 在0~6s内，质点的平均速度为
C错误；
D. 前5s向正方向运动，第6s向负方向运动，所以在第5s末，质点离出发点最远，D正确。
故选D。
5. 将物块放在一固定粗糙斜面上，对其施加平行于斜面向上的外力F使之处于静止状态，如图所示，现逐渐增加外力F的大小，物块始终静止不动。则（ ）
A. 斜面对物块的支持力一定保持不变
B. 斜面对物块的摩擦力一定逐渐减小
C. 斜面对物块的作用力一定逐渐减小
D. 物块所受的合外力一定逐渐增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．物体受重力、支持力、拉力和静摩擦力处于平衡；设斜面的倾角为θ，在垂直斜面方向上，斜面对物块的支持力
N=mgcosθ
增加F，斜面对物块的支持力不变，故A正确；
B．在斜面方向上，若开始拉力小于重力的分力，静摩擦力方向沿斜面向上，增加拉力F，摩擦力先减小后反向增大；若开始拉力大于重力的分力，静摩擦力方向沿斜面向下，增加拉力，则摩擦力增大，故B错误；
C．斜面对物块的作用力是支持力和摩擦力的合力，与拉力和重力的合力等值反向，拉力增大，则拉力和重力的合力增大，所以斜面对物块的作用力增大，故C错误；
D．物块始终静止，所受的合力为零，故D错误。
故选A
6. 某竖直面内的户外广告牌的迎风面积为S，所能承受的最大风力为F。设风吹到广告牌速度立刻减为零，空气密度为，则广告牌能承受的垂直迎风面方向的最大风速为（ ）
A B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】设t时间内吹到广告牌上的空气质量为m，则有
取风的方向为正方向，对风根据动量定理有
解得
则
故选A。
7. 如图，为了行车方便和安全，跨江大桥都要造专门长的引桥来减小桥面的坡度，减小坡度的目的是（ ）
A. 减小汽车与桥面之间的压力 B. 增大汽车沿桥面方向的下滑力
C. 减小汽车重力沿桥面方向的分力 D. 增大汽车重力沿桥面方向的分力
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．设桥面的倾角为，汽车在桥面上运行时对桥面的压力
倾角越小，压力越大，A错误；
B．汽车沿桥面方向的下滑力
倾角越小，下滑力越小，B错误；
CD．汽车重力沿桥面方向的分力
倾角越小，重力沿桥面方向的分力越小，C正确，D错误。
故选C。
8. 一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.7s时刻的波形如图中的虚线所示，则下列叙述正确的是（ ）
A. 该波波长为8m
B. 波的周期可能为0.4s
C. 波的传播速度可能为30m/s
D. 质点P在t=0.7s时刻向下运动
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由波形图可知，该波的波长为λ=8m，选项A正确；
B．由题意可知
（n=0，1，2，3……）
当n=1时，T=0.4s，即波的周期可能为0.4s，选项B正确；
C．波的传播速度
（n=0，1，2，3……）
则当v=30m/s时n不是整数，选项C错误；
D．根据“逆向爬坡法”可知，质点P在t=0.7s时刻向下运动，选项D正确。
故选ABD。
9. 如图1所示为汽车在足够长水平路面上以恒定功率P启动的模型，假设汽车启动过程中所受阻力F阻恒定；如图2所示为一足够长的水平的光滑平行金属导轨，导轨间距为L，左端接有定值电阻R，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，将一质量为m的导体棒垂直搁在导轨上并用水平恒力F向右拉动，导体棒和导轨的电阻不计且两者始终接触良好。图3、图4分别是汽车、导体棒开始运动后的v t图像。则下列关于汽车和导体棒运动的说法中正确的是（ ）
A.
B.
C. 若图3中的t1已知，则根据题给信息可求出汽车从启动到速度达到最大所运动的距离x1＝
D. 若图4中的t2已知，则根据题给信息可求出导体棒从开始运动到速度达到最大所运动的距离
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB．vm代表的是匀速运动的速度，也就是平衡时物体的运动速度，对汽车启动问题，有
得
对导体棒问题，有
得
故AB正确；
C．由动能定理可知
由于题中没有给出汽车的质量，故无法求出x1的大小，故C错误；
D．由
得，在导体棒从开始运动到速度达到最大过程中
由欧姆定律可知
故
由动量定理可知
计算可知
故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示，长为4，倾角为37°的光滑绝缘细杆AD垂直穿过半径为、带电量为-Q的固定大圆环圆心O，细杆上B、O、C三点等分细杆长度。现从细杆的顶端A无初速度地释放一个质量为m，带电量为+q的套在细杆上的可视为点电荷的小滑环。已知静电力常量为k，重力加速度为g，sn37°=0.6，cos37°=0.8，大圆环和小滑环上的电荷均匀分布，小滑环上的电荷不影响电场分布，则下列说法正确的是（ ）
A. 小滑环在D点的速度大小为
B. 大圆环在B点产生的场强大小为
C. 小滑环从B到C的过程中电场力所做的功为
D. 小滑环在B点的加速度大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由对称性可得库仑力做功
从A到O，由动能定理得
解得
A正确；
B．由题意可知
圆环上电荷分布均匀，取环上一点，设其电荷量为，该点到B点的距离为
在B点产生的场强为
以O点为坐标原点，OA方向为正方向建立x轴，在B点产生的场强在x轴方向的分量为
大圆环在B点产生的场强大小
B错误；
C．由对称性可知BC两点电势相等
小滑环从B到C的过程中电场力所做的功
C错误；
D．小滑环在B点，由牛顿第二定律得
解得
D正确。
故选AD。
11. 如图为“验证力的平行四边形定则”的实验，将贴有白纸的木板竖直固定放置，三个细绳套L1、L2、L3一端共系于同一结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，弹簧测力计A的另一端挂于固定点P，手持弹簧测力计B拉动细绳，使结点静止于O点．
(1)某次实验中，弹簧测力计A的指针位置如图所示，其读数为_____N；
(2)实验时要读出弹簧测力计A、B的示数，还要在白纸上记录O点的位置和L1、L2、L3的________；
(3)下列实验要求中必要的是_______________．
A．弹簧测力计需要在实验前进行校零
B．多次实验时弹簧测力计B始终保持水平
C．多次实验时结点必须在同一点
D．需要测量重物M的重力
【答案】 ①. 2.00N ②. 三条细线的方向 ③. AD
【解析】
【详解】(1)由图示弹簧测力计可知，其分度值为0.1N，示数为2.00N(1.99-2.01均可).
(2)实验时要读出A、B示数，还要在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置以及三个拉力即三条细线的方向.
(3)A．弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确必须在测之前校零，故A正确；
B．该题中需要验证弹簧A、B拉力的合力，是否与绳L3的拉力（或者说M重力）等大反向，B弹簧不一定非要保持水平，故B错误；
C．由于两拉力的合力的效果是将重物吊起，故不需要结点位置相同，故C错误；
D．由于两测力计拉力的合力等于物体的重力，实验时应测量物体的重力，故D正确；
【点睛】对于中学中的实验，同学们尽量亲自动手做一下，这样对于实验原理、实验步骤、注意事项、数据处理、误差分析等才有深刻的认识，在该题中考查了弹簧测力计读数、减小实验误差的方法，对弹簧测力计读数时要先确定其分度值，然后再读数，读数时视线要与刻度线垂直.
12. 某兴趣小组利用图1所示的电路，把开关掷向a对给定电容值为C的电容器充电。R表示接入的电阻，E表示电源电动势（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，得到图后经过计算机软件处理得到如图所示的曲线如图2中①②所示。
（1）根据图像以下判断正确的是________。
A．①②两条曲线不同是E的改变造成的
B．①②两条曲线不同是R的改变造成的
C．需要对电容器快速充电时，R越小越好
D．需要对电容器快速充电时，R越大越好
（2）小明同学利用图3和图4的电路图连接电路，分别完成了“测量电源电动势和内阻”和“测量某一段长度已知的电阻丝的电阻率”两个实验，两个电路使用同一电源。
①图5是该同学根据实验测得的数据在同一坐标轴上同时作出两个实验的图像，下列说法正确的是________。
A．图3中电压表的内阻对实验结果无影响
B．图4中电压表的内阻对实验结果无影响
C．图5可知，电源的电动势为，内阻为
D．在测量的电阻时，若将滑动变阻器移到最右端，消耗的功率约为
②如图6，用螺旋测微器测得该电阻丝的直径________，根据实验所选的电表量程，电压表的示数_________V。
【答案】 ①. BC＃＃CB ②. BD＃＃DB ③. 0.495（0.492~0.497） ④. 0.80
【解析】
【详解】（1）[1]AB．最终电荷量稳定时，两条曲线的电荷量相同，根据
可知，稳定时电压相同，则电源电压未发生变化，而充电的时间不同，说明电流强度不同，根据
可知电路阻值变化，即①②两条曲线不同是R的改变造成的，故A错误，B正确；
CD．需要对电容器快速充电时，根据
可知，电流越大时间越短，则电阻越小越好，故C正确，D错误。
故选BC；
（2）①[2]A．“测量电源电动势和内阻”实验时，若如图3所示，采用相对电源的电流表外接法，则电流表所测电流是通过电源的电流和通过电压表的电流之差，根据并联分流原理可知，测量的电流总是小于通过电源的电流，所以电压表内阻对测量结果有影响，故A错误；
B．“测量某一段长度已知的电阻丝的电阻率”实验，若如图4所示采用电流表内接法，电流表的分压作用对测量结果有影响，而电压表内阻对实验结果无影响，故B正确；
C．根据闭合电路欧姆定律，有
故电源的图像斜率为负，斜率的绝对值表示内阻大小，由图可知内阻大小为
电源电动势为
故C错误；
D．根据图可知，待测电阻阻值约为
电源电动势约为，内阻约为，当将滑动变阻器移到最右端，消耗的功率
故D正确。
故选BD；
②[3]由图可知，螺旋测微器读数为
[4]电源电动势为，则电压表选择量程，则电压表读数为。
13. 2022年2月11日，北京冬奥会男子钢架雪车比赛结束争夺，中国选手闫文港摘得铜牌，创造了中国选手在这一项目的历史最好成绩。如图甲，钢架雪车比赛运动员先在水平赛道上推着雪车由静止出发，匀加速到水平轨道的末端时，运动员快速俯卧到雪车上沿倾角为θ=15°的倾斜轨道匀加速下滑到P点，运动员在轨道上运动时，从开始运动到运动至P点的速率的平方随运动距离x的变化图像如图乙所示，雪车（含运动员）总质量为120kg，sin15°=0.26，重力加速度g=10m/s2，则：
（1）雪车在倾斜轨道上受到的阻力为多大；
（2）运动员从开始运动到下滑到P点的时间为多长。
【答案】（1）72N；（2）16.7s
【解析】
【详解】（1）倾斜轨道上，运动的位移
根据图像可知，到达底端的速度，水平轨道的末端的速度根据
解得
根据牛顿第二定律
解得
（2）在倾斜轨道上运动的时间
在水平轨道，直轨道的位移，根据
解得
则水平轨道运动的时间
运动员从开始运动到下滑到P点的时间
14. 如图所示，半径为R的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内，直径AC（含A、C）下方有水平向右的匀强电场，一质量为m，带电量为+q的小球，从A点静止释放，沿圆内轨道运动，第一次恰能通过最高点D，（重力加速度为g）；求：
（1）电场强度的大小；
（2）第n次通过轨道最高点D，轨道对小球的作用力大小．
【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）球第一次到D点时，重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律，有
对从A释放到第一次到达D点过程根据动能定理列式，有
联立解得
（2）从A释放到第n次到达D点过程，根据动能定理，有
在D点，重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有
联立解得
15. 某兴趣小组设计的连锁机械游戏装置如图所示。左侧有一固定的四分之一圆弧轨道，其末端B水平，半径为3L；在轨道末端等高处有一质量为m的“”形小盒C（可视为质点），小盒C与大小可忽略、质量为3m的物块D通过光滑定滑轮用轻绳相连，左侧滑轮与小盒C之间的绳长为2L；物块D压在质量为m的木板E左端，木板E上表面光滑，下表面与水平桌面间动摩擦因数（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），木板E右端到桌子右边缘固定挡板（厚度不计）的距离为L；质量为m且粗细均匀的细杆F通过桌子右边缘的光滑定滑轮用轻绳与木板E相连，木板E与定滑轮间轻绳水平，细杆F下端到地面的距离也为L；质量为0.25m的圆环（可视为质点）套在细杆F上端，环与杆之间滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，大小为0.5mg。开始时所有装置均静止，现将一质量为m的小球（可视为质点）从圆弧轨道顶端A处由静止释放，小球进入小盒C时刚好能被卡住（作用时间很短可不计），此时物块D对木板E的压力刚好为零。木板E与挡板相撞、细杆F与地面相撞均以原速率反弹，最终圆环刚好到达细杆的底部。不计空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）小球与小盒C相撞后瞬间，小盒C的速度；
（2）小球在四分之一圆弧轨道上克服摩擦力所做的功；
（3）木板E与挡板碰后，向左返回的最大位移；
（4）细杆F的长度。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）物块D对木板E压力刚好为零，由平衡条件得
小球进入小盒C时刚好能被卡住，以整体由牛顿第二定律得
解得
（2）小球进入小盒C的过程中，由动量守恒定律得
小球从四分之一圆弧上下滑过程中，由动能定理得
解得
（3）当小球刚被小盒C卡住时，以木板、圆环和细杆三者为整体，由牛顿第二定律得
由运动学规律
第一次相撞后细杆F与圆环发生相对滑动，对木板E向左、细杆F整体由牛顿第二定律
由运动学规律
解得
（4）对圆环由牛顿第二定律得
由运动学规律
第一次相撞后，圆环与细杆F的最大相对位移
同理可得：第二次相撞后，圆环与细杆F的最大相对位移
第n次相撞后，圆环与细杆F的最大相对位移
则细杆F的长度为
2022-2023学年河北省石家庄市高三（上）期末物理试卷
1. 在真空中，有两个大小完全相同带电金属小球（可看成点电荷）相距为L，它们之间静电斥力为。如果将它们相互接触一下放回原处，则此时它们之间的作用力为（ ）
A. 一定大于F B. 一定小于F C. 可能小于F D. 可能大于F
2. 下列四幅图中的物体在指定的过程中机械能守恒的是（不计空气阻力的影响）（ ）
A. 甲图：被匀速提升的货物
B. 乙图：沿斜面匀速下滑的滑雪运动员
C. 丙图：在匀速爬坡的汽车
D. 丁图：被斜向上抛出后在空中运动的石头
3. P、Q两电荷的电场线分布如图所示，c、d为电场中的两点。一带电粒子从a运动到b（不计重力），轨迹如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. P、Q带同种电荷
B. c、d两点的电势相等
C. 带电粒子在a点所受电场力小于在b点所受电场力
D. 带电粒子从a运动到b，电场力做负功，电势能增大
4. 一质点做直线运动图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 在2~4s内，质点处于静止状态
B. 质点在0~2s内的加速度比4~6s内的加速度大
C. 在0~6s内，质点的平均速度为3
D. 在第5s末，质点离出发点最远
5. 将物块放在一固定粗糙斜面上，对其施加平行于斜面向上的外力F使之处于静止状态，如图所示，现逐渐增加外力F的大小，物块始终静止不动。则（ ）
A. 斜面对物块的支持力一定保持不变
B. 斜面对物块的摩擦力一定逐渐减小
C. 斜面对物块作用力一定逐渐减小
D. 物块所受的合外力一定逐渐增大
6. 某竖直面内的户外广告牌的迎风面积为S，所能承受的最大风力为F。设风吹到广告牌速度立刻减为零，空气密度为，则广告牌能承受的垂直迎风面方向的最大风速为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图，为了行车方便和安全，跨江大桥都要造专门长的引桥来减小桥面的坡度，减小坡度的目的是（ ）
A. 减小汽车与桥面之间的压力 B. 增大汽车沿桥面方向的下滑力
C. 减小汽车重力沿桥面方向的分力 D. 增大汽车重力沿桥面方向的分力
8. 一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.7s时刻的波形如图中的虚线所示，则下列叙述正确的是（ ）
A. 该波的波长为8m
B. 波的周期可能为0.4s
C. 波的传播速度可能为30m/s
D. 质点P在t=0.7s时刻向下运动
9. 如图1所示为汽车在足够长水平路面上以恒定功率P启动的模型，假设汽车启动过程中所受阻力F阻恒定；如图2所示为一足够长的水平的光滑平行金属导轨，导轨间距为L，左端接有定值电阻R，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，将一质量为m的导体棒垂直搁在导轨上并用水平恒力F向右拉动，导体棒和导轨的电阻不计且两者始终接触良好。图3、图4分别是汽车、导体棒开始运动后的v t图像。则下列关于汽车和导体棒运动的说法中正确的是（ ）
A.
B.
C. 若图3中的t1已知，则根据题给信息可求出汽车从启动到速度达到最大所运动的距离x1＝
D. 若图4中的t2已知，则根据题给信息可求出导体棒从开始运动到速度达到最大所运动的距离
10. 如图所示，长为4，倾角为37°的光滑绝缘细杆AD垂直穿过半径为、带电量为-Q的固定大圆环圆心O，细杆上B、O、C三点等分细杆长度。现从细杆的顶端A无初速度地释放一个质量为m，带电量为+q的套在细杆上的可视为点电荷的小滑环。已知静电力常量为k，重力加速度为g，sn37°=0.6，cos37°=0.8，大圆环和小滑环上的电荷均匀分布，小滑环上的电荷不影响电场分布，则下列说法正确的是（ ）
A. 小滑环在D点的速度大小为
B. 大圆环在B点产生的场强大小为
C. 小滑环从B到C的过程中电场力所做的功为
D. 小滑环在B点的加速度大小为
11. 如图为“验证力的平行四边形定则”的实验，将贴有白纸的木板竖直固定放置，三个细绳套L1、L2、L3一端共系于同一结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，弹簧测力计A的另一端挂于固定点P，手持弹簧测力计B拉动细绳，使结点静止于O点．
(1)某次实验中，弹簧测力计A指针位置如图所示，其读数为_____N；
(2)实验时要读出弹簧测力计A、B的示数，还要在白纸上记录O点的位置和L1、L2、L3的________；
(3)下列实验要求中必要的是_______________．
A．弹簧测力计需要在实验前进行校零
B．多次实验时弹簧测力计B始终保持水平
C．多次实验时结点必须在同一点
D．需要测量重物M的重力
12. 某兴趣小组利用图1所示的电路，把开关掷向a对给定电容值为C的电容器充电。R表示接入的电阻，E表示电源电动势（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，得到图后经过计算机软件处理得到如图所示的曲线如图2中①②所示。
（1）根据图像以下判断正确的是________。
A．①②两条曲线不同是E的改变造成的
B．①②两条曲线不同是R的改变造成的
C．需要对电容器快速充电时，R越小越好
D．需要对电容器快速充电时，R越大越好
（2）小明同学利用图3和图4的电路图连接电路，分别完成了“测量电源电动势和内阻”和“测量某一段长度已知的电阻丝的电阻率”两个实验，两个电路使用同一电源。
①图5是该同学根据实验测得的数据在同一坐标轴上同时作出两个实验的图像，下列说法正确的是________。
A．图3中电压表的内阻对实验结果无影响
B．图4中电压表的内阻对实验结果无影响
C．图5可知，电源的电动势为，内阻为
D．在测量的电阻时，若将滑动变阻器移到最右端，消耗的功率约为
②如图6，用螺旋测微器测得该电阻丝的直径________，根据实验所选的电表量程，电压表的示数_________V。
13. 2022年2月11日，北京冬奥会男子钢架雪车比赛结束争夺，中国选手闫文港摘得铜牌，创造了中国选手在这一项目的历史最好成绩。如图甲，钢架雪车比赛运动员先在水平赛道上推着雪车由静止出发，匀加速到水平轨道的末端时，运动员快速俯卧到雪车上沿倾角为θ=15°的倾斜轨道匀加速下滑到P点，运动员在轨道上运动时，从开始运动到运动至P点的速率的平方随运动距离x的变化图像如图乙所示，雪车（含运动员）总质量为120kg，sin15°=0.26，重力加速度g=10m/s2，则：
（1）雪车在倾斜轨道上受到的阻力为多大；
（2）运动员从开始运动到下滑到P点的时间为多长。
14. 如图所示，半径为R的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内，直径AC（含A、C）下方有水平向右的匀强电场，一质量为m，带电量为+q的小球，从A点静止释放，沿圆内轨道运动，第一次恰能通过最高点D，（重力加速度为g）；求：
（1）电场强度的大小；
（2）第n次通过轨道最高点D，轨道对小球的作用力大小．
15. 某兴趣小组设计的连锁机械游戏装置如图所示。左侧有一固定的四分之一圆弧轨道，其末端B水平，半径为3L；在轨道末端等高处有一质量为m的“”形小盒C（可视为质点），小盒C与大小可忽略、质量为3m的物块D通过光滑定滑轮用轻绳相连，左侧滑轮与小盒C之间的绳长为2L；物块D压在质量为m的木板E左端，木板E上表面光滑，下表面与水平桌面间动摩擦因数（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），木板E右端到桌子右边缘固定挡板（厚度不计）的距离为L；质量为m且粗细均匀的细杆F通过桌子右边缘的光滑定滑轮用轻绳与木板E相连，木板E与定滑轮间轻绳水平，细杆F下端到地面的距离也为L；质量为0.25m的圆环（可视为质点）套在细杆F上端，环与杆之间滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，大小为0.5mg。开始时所有装置均静止，现将一质量为m的小球（可视为质点）从圆弧轨道顶端A处由静止释放，小球进入小盒C时刚好能被卡住（作用时间很短可不计），此时物块D对木板E的压力刚好为零。木板E与挡板相撞、细杆F与地面相撞均以原速率反弹，最终圆环刚好到达细杆的底部。不计空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）小球与小盒C相撞后瞬间，小盒C的速度；
（2）小球在四分之一圆弧轨道上克服摩擦力所做的功；
（3）木板E与挡板碰后，向左返回最大位移；
（4）细杆F的长度。
2022-2023学年河北省石家庄市高三（上）期末物理试卷
1. 在真空中，有两个大小完全相同带电金属小球（可看成点电荷）相距为L，它们之间的静电斥力为。如果将它们相互接触一下放回原处，则此时它们之间的作用力为（ ）
A. 一定大于F B. 一定小于F C. 可能小于F D. 可能大于F
【答案】D
【解析】
【详解】有两个大小完全相同带电金属小球（可看成点电荷）相距为L，它们之间的静电斥力为。
相互接触一下放回原处
故D正确ABC错误。
故选D。
2. 下列四幅图中的物体在指定的过程中机械能守恒的是（不计空气阻力的影响）（ ）
A. 甲图：被匀速提升的货物
B. 乙图：沿斜面匀速下滑的滑雪运动员
C. 丙图：在匀速爬坡的汽车
D. 丁图：被斜向上抛出后在空中运动的石头
【答案】D
【解析】
【详解】A．被匀速提升的货物，动能不变，重力势能增大，机械能增大，故A不符合题意；
B．沿斜面匀速下滑的滑雪运动员，动能不变，重力势能减小，机械能减小，故B不符合题意；
C．在匀速爬坡的汽车，动能不变，重力势能增大，机械能增大，故C不符合题意；
D．被斜向上抛出后在空中运动的石头，只受重力作用，机械能守恒，故D符合题意。
故选D。
3. P、Q两电荷的电场线分布如图所示，c、d为电场中的两点。一带电粒子从a运动到b（不计重力），轨迹如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. P、Q带同种电荷
B. c、d两点的电势相等
C. 带电粒子在a点所受电场力小于在b点所受电场力
D. 带电粒子从a运动到b，电场力做负功，电势能增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据电场线的方向，从P出发终止于Q，可知P、Q带异种电荷，故A错误；
B．沿着电场线方向电势逐渐降低可知c点的电势大于d点的电势，故B错误；
C．根据电场线的疏密程度可知，a点的电场强度大于b点的电场强度，则带电粒子在a点所受电场力大于在b点所受电场力，故C错误；
D．带电粒子从a运动到b，做曲线运动，电场力指向运动轨迹凹侧，可知电场力电场力做负功，电势能增大，故D正确。
故选D。
4. 一质点做直线运动的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 在2~4s内，质点处于静止状态
B. 质点在0~2s内的加速度比4~6s内的加速度大
C. 在0~6s内，质点的平均速度为3
D. 在第5s末，质点离出发点最远
【答案】D
【解析】
【详解】A. 在2~4s内，质点做匀速直线运动，A错误；
B. 质点在0~2s内的加速度为
4~6s内的加速为
质点在0~2s内的加速度比4~6s内的加速度小，B错误；
C. 在0~6s内，质点的平均速度为
C错误；
D. 前5s向正方向运动，第6s向负方向运动，所以在第5s末，质点离出发点最远，D正确。
故选D。
5. 将物块放在一固定粗糙斜面上，对其施加平行于斜面向上的外力F使之处于静止状态，如图所示，现逐渐增加外力F的大小，物块始终静止不动。则（ ）
A. 斜面对物块的支持力一定保持不变
B. 斜面对物块的摩擦力一定逐渐减小
C. 斜面对物块的作用力一定逐渐减小
D. 物块所受的合外力一定逐渐增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．物体受重力、支持力、拉力和静摩擦力处于平衡；设斜面的倾角为θ，在垂直斜面方向上，斜面对物块的支持力
N=mgcosθ
增加F，斜面对物块的支持力不变，故A正确；
B．在斜面方向上，若开始拉力小于重力的分力，静摩擦力方向沿斜面向上，增加拉力F，摩擦力先减小后反向增大；若开始拉力大于重力的分力，静摩擦力方向沿斜面向下，增加拉力，则摩擦力增大，故B错误；
C．斜面对物块的作用力是支持力和摩擦力的合力，与拉力和重力的合力等值反向，拉力增大，则拉力和重力的合力增大，所以斜面对物块的作用力增大，故C错误；
D．物块始终静止，所受的合力为零，故D错误。
故选A
6. 某竖直面内的户外广告牌的迎风面积为S，所能承受的最大风力为F。设风吹到广告牌速度立刻减为零，空气密度为，则广告牌能承受的垂直迎风面方向的最大风速为（ ）
A B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】设t时间内吹到广告牌上的空气质量为m，则有
取风的方向为正方向，对风根据动量定理有
解得
则
故选A。
7. 如图，为了行车方便和安全，跨江大桥都要造专门长的引桥来减小桥面的坡度，减小坡度的目的是（ ）
A. 减小汽车与桥面之间的压力 B. 增大汽车沿桥面方向的下滑力
C. 减小汽车重力沿桥面方向的分力 D. 增大汽车重力沿桥面方向的分力
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．设桥面的倾角为，汽车在桥面上运行时对桥面的压力
倾角越小，压力越大，A错误；
B．汽车沿桥面方向的下滑力
倾角越小，下滑力越小，B错误；
CD．汽车重力沿桥面方向的分力
倾角越小，重力沿桥面方向的分力越小，C正确，D错误。
故选C。
8. 一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.7s时刻的波形如图中的虚线所示，则下列叙述正确的是（ ）
A. 该波波长为8m
B. 波的周期可能为0.4s
C. 波的传播速度可能为30m/s
D. 质点P在t=0.7s时刻向下运动
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由波形图可知，该波的波长为λ=8m，选项A正确；
B．由题意可知
（n=0，1，2，3……）
当n=1时，T=0.4s，即波的周期可能为0.4s，选项B正确；
C．波的传播速度
（n=0，1，2，3……）
则当v=30m/s时n不是整数，选项C错误；
D．根据“逆向爬坡法”可知，质点P在t=0.7s时刻向下运动，选项D正确。
故选ABD。
9. 如图1所示为汽车在足够长水平路面上以恒定功率P启动的模型，假设汽车启动过程中所受阻力F阻恒定；如图2所示为一足够长的水平的光滑平行金属导轨，导轨间距为L，左端接有定值电阻R，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，将一质量为m的导体棒垂直搁在导轨上并用水平恒力F向右拉动，导体棒和导轨的电阻不计且两者始终接触良好。图3、图4分别是汽车、导体棒开始运动后的v t图像。则下列关于汽车和导体棒运动的说法中正确的是（ ）
A.
B.
C. 若图3中的t1已知，则根据题给信息可求出汽车从启动到速度达到最大所运动的距离x1＝
D. 若图4中的t2已知，则根据题给信息可求出导体棒从开始运动到速度达到最大所运动的距离
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB．vm代表的是匀速运动的速度，也就是平衡时物体的运动速度，对汽车启动问题，有
得
对导体棒问题，有
得
故AB正确；
C．由动能定理可知
由于题中没有给出汽车的质量，故无法求出x1的大小，故C错误；
D．由
得，在导体棒从开始运动到速度达到最大过程中
由欧姆定律可知
故
由动量定理可知
计算可知
故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示，长为4，倾角为37°的光滑绝缘细杆AD垂直穿过半径为、带电量为-Q的固定大圆环圆心O，细杆上B、O、C三点等分细杆长度。现从细杆的顶端A无初速度地释放一个质量为m，带电量为+q的套在细杆上的可视为点电荷的小滑环。已知静电力常量为k，重力加速度为g，sn37°=0.6，cos37°=0.8，大圆环和小滑环上的电荷均匀分布，小滑环上的电荷不影响电场分布，则下列说法正确的是（ ）
A. 小滑环在D点的速度大小为
B. 大圆环在B点产生的场强大小为
C. 小滑环从B到C的过程中电场力所做的功为
D. 小滑环在B点的加速度大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由对称性可得库仑力做功
从A到O，由动能定理得
解得
A正确；
B．由题意可知
圆环上电荷分布均匀，取环上一点，设其电荷量为，该点到B点的距离为
在B点产生的场强为
以O点为坐标原点，OA方向为正方向建立x轴，在B点产生的场强在x轴方向的分量为
大圆环在B点产生的场强大小
B错误；
C．由对称性可知BC两点电势相等
小滑环从B到C的过程中电场力所做的功
C错误；
D．小滑环在B点，由牛顿第二定律得
解得
D正确。
故选AD。
11. 如图为“验证力的平行四边形定则”的实验，将贴有白纸的木板竖直固定放置，三个细绳套L1、L2、L3一端共系于同一结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，弹簧测力计A的另一端挂于固定点P，手持弹簧测力计B拉动细绳，使结点静止于O点．
(1)某次实验中，弹簧测力计A的指针位置如图所示，其读数为_____N；
(2)实验时要读出弹簧测力计A、B的示数，还要在白纸上记录O点的位置和L1、L2、L3的________；
(3)下列实验要求中必要的是_______________．
A．弹簧测力计需要在实验前进行校零
B．多次实验时弹簧测力计B始终保持水平
C．多次实验时结点必须在同一点
D．需要测量重物M的重力
【答案】 ①. 2.00N ②. 三条细线的方向 ③. AD
【解析】
【详解】(1)由图示弹簧测力计可知，其分度值为0.1N，示数为2.00N(1.99-2.01均可).
(2)实验时要读出A、B示数，还要在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置以及三个拉力即三条细线的方向.
(3)A．弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确必须在测之前校零，故A正确；
B．该题中需要验证弹簧A、B拉力的合力，是否与绳L3的拉力（或者说M重力）等大反向，B弹簧不一定非要保持水平，故B错误；
C．由于两拉力的合力的效果是将重物吊起，故不需要结点位置相同，故C错误；
D．由于两测力计拉力的合力等于物体的重力，实验时应测量物体的重力，故D正确；
【点睛】对于中学中的实验，同学们尽量亲自动手做一下，这样对于实验原理、实验步骤、注意事项、数据处理、误差分析等才有深刻的认识，在该题中考查了弹簧测力计读数、减小实验误差的方法，对弹簧测力计读数时要先确定其分度值，然后再读数，读数时视线要与刻度线垂直.
12. 某兴趣小组利用图1所示的电路，把开关掷向a对给定电容值为C的电容器充电。R表示接入的电阻，E表示电源电动势（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，得到图后经过计算机软件处理得到如图所示的曲线如图2中①②所示。
（1）根据图像以下判断正确的是________。
A．①②两条曲线不同是E的改变造成的
B．①②两条曲线不同是R的改变造成的
C．需要对电容器快速充电时，R越小越好
D．需要对电容器快速充电时，R越大越好
（2）小明同学利用图3和图4的电路图连接电路，分别完成了“测量电源电动势和内阻”和“测量某一段长度已知的电阻丝的电阻率”两个实验，两个电路使用同一电源。
①图5是该同学根据实验测得的数据在同一坐标轴上同时作出两个实验的图像，下列说法正确的是________。
A．图3中电压表的内阻对实验结果无影响
B．图4中电压表的内阻对实验结果无影响
C．图5可知，电源的电动势为，内阻为
D．在测量的电阻时，若将滑动变阻器移到最右端，消耗的功率约为
②如图6，用螺旋测微器测得该电阻丝的直径________，根据实验所选的电表量程，电压表的示数_________V。
【答案】 ①. BC＃＃CB ②. BD＃＃DB ③. 0.495（0.492~0.497） ④. 0.80
【解析】
【详解】（1）[1]AB．最终电荷量稳定时，两条曲线的电荷量相同，根据
可知，稳定时电压相同，则电源电压未发生变化，而充电的时间不同，说明电流强度不同，根据
可知电路阻值变化，即①②两条曲线不同是R的改变造成的，故A错误，B正确；
CD．需要对电容器快速充电时，根据
可知，电流越大时间越短，则电阻越小越好，故C正确，D错误。
故选BC；
（2）①[2]A．“测量电源电动势和内阻”实验时，若如图3所示，采用相对电源的电流表外接法，则电流表所测电流是通过电源的电流和通过电压表的电流之差，根据并联分流原理可知，测量的电流总是小于通过电源的电流，所以电压表内阻对测量结果有影响，故A错误；
B．“测量某一段长度已知的电阻丝的电阻率”实验，若如图4所示采用电流表内接法，电流表的分压作用对测量结果有影响，而电压表内阻对实验结果无影响，故B正确；
C．根据闭合电路欧姆定律，有
故电源的图像斜率为负，斜率的绝对值表示内阻大小，由图可知内阻大小为
电源电动势为
故C错误；
D．根据图可知，待测电阻阻值约为
电源电动势约为，内阻约为，当将滑动变阻器移到最右端，消耗的功率
故D正确。
故选BD；
②[3]由图可知，螺旋测微器读数为
[4]电源电动势为，则电压表选择量程，则电压表读数为。
13. 2022年2月11日，北京冬奥会男子钢架雪车比赛结束争夺，中国选手闫文港摘得铜牌，创造了中国选手在这一项目的历史最好成绩。如图甲，钢架雪车比赛运动员先在水平赛道上推着雪车由静止出发，匀加速到水平轨道的末端时，运动员快速俯卧到雪车上沿倾角为θ=15°的倾斜轨道匀加速下滑到P点，运动员在轨道上运动时，从开始运动到运动至P点的速率的平方随运动距离x的变化图像如图乙所示，雪车（含运动员）总质量为120kg，sin15°=0.26，重力加速度g=10m/s2，则：
（1）雪车在倾斜轨道上受到的阻力为多大；
（2）运动员从开始运动到下滑到P点的时间为多长。
【答案】（1）72N；（2）16.7s
【解析】
【详解】（1）倾斜轨道上，运动的位移
根据图像可知，到达底端的速度，水平轨道的末端的速度根据
解得
根据牛顿第二定律
解得
（2）在倾斜轨道上运动的时间
在水平轨道，直轨道的位移，根据
解得
则水平轨道运动的时间
运动员从开始运动到下滑到P点的时间
14. 如图所示，半径为R的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内，直径AC（含A、C）下方有水平向右的匀强电场，一质量为m，带电量为+q的小球，从A点静止释放，沿圆内轨道运动，第一次恰能通过最高点D，（重力加速度为g）；求：
（1）电场强度的大小；
（2）第n次通过轨道最高点D，轨道对小球的作用力大小．
【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）球第一次到D点时，重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律，有
对从A释放到第一次到达D点过程根据动能定理列式，有
联立解得
（2）从A释放到第n次到达D点过程，根据动能定理，有
在D点，重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有
联立解得
15. 某兴趣小组设计的连锁机械游戏装置如图所示。左侧有一固定的四分之一圆弧轨道，其末端B水平，半径为3L；在轨道末端等高处有一质量为m的“”形小盒C（可视为质点），小盒C与大小可忽略、质量为3m的物块D通过光滑定滑轮用轻绳相连，左侧滑轮与小盒C之间的绳长为2L；物块D压在质量为m的木板E左端，木板E上表面光滑，下表面与水平桌面间动摩擦因数（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），木板E右端到桌子右边缘固定挡板（厚度不计）的距离为L；质量为m且粗细均匀的细杆F通过桌子右边缘的光滑定滑轮用轻绳与木板E相连，木板E与定滑轮间轻绳水平，细杆F下端到地面的距离也为L；质量为0.25m的圆环（可视为质点）套在细杆F上端，环与杆之间滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，大小为0.5mg。开始时所有装置均静止，现将一质量为m的小球（可视为质点）从圆弧轨道顶端A处由静止释放，小球进入小盒C时刚好能被卡住（作用时间很短可不计），此时物块D对木板E的压力刚好为零。木板E与挡板相撞、细杆F与地面相撞均以原速率反弹，最终圆环刚好到达细杆的底部。不计空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）小球与小盒C相撞后瞬间，小盒C的速度；
（2）小球在四分之一圆弧轨道上克服摩擦力所做的功；
（3）木板E与挡板碰后，向左返回的最大位移；
（4）细杆F的长度。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）物块D对木板E压力刚好为零，由平衡条件得
小球进入小盒C时刚好能被卡住，以整体由牛顿第二定律得
解得
（2）小球进入小盒C的过程中，由动量守恒定律得
小球从四分之一圆弧上下滑过程中，由动能定理得
解得
（3）当小球刚被小盒C卡住时，以木板、圆环和细杆三者为整体，由牛顿第二定律得
由运动学规律
第一次相撞后细杆F与圆环发生相对滑动，对木板E向左、细杆F整体由牛顿第二定律
由运动学规律
解得
（4）对圆环由牛顿第二定律得
由运动学规律
第一次相撞后，圆环与细杆F的最大相对位移
同理可得：第二次相撞后，圆环与细杆F的最大相对位移
第n次相撞后，圆环与细杆F的最大相对位移
则细杆F的长度为
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