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2023-2024学年吉林省长春市九台区、农安县、榆树市、德惠市五校联考高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2023-2024学年吉林省长春市九台区、农安县、榆树市、德惠市五校联考高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.巴黎奥运会将于2024年7月26日至8月11日举行，滑板作为一项新兴运动成为正式比赛项目。如图所示，运动员在比赛中做腾空跃起并越过障碍物的表演，若忽略空气阻力，那么腾空过程中( )
A. 运动员和滑板构成的系统动量守恒
B. 运动员与滑板构成的系统水平方向上动量守恒
C. 运动员和滑板构成的系统机械能不守恒
D. 运动员和滑板构成的系统在最高点时的动量为零
2.如图甲所示，电鲶遇到危险时，可产生数百伏的电压。若将电鲶放电时形成的电场等效为等量异种点电荷的电场，如图乙所示，其中正电荷集中在头部，负电荷集中在尾部，O为电鲶身体的中点，e、f位于两电荷连线的中垂线上，b、c和a、d以及e、f均相对O点对称，下列说法正确的是( )
A. b、c两点的电场强度大小相等，方向相反B. a、d两点的电场强度大小相等，方向相反
C. e、O、f三点比较，O点的电场强度最弱D. b、O、c三点比较，O点的电场强度最弱
3.如图所示为位于长春胜利公园的摩天轮，是吉林省内最大的摩天轮。游客坐在座舱里随着摩天轮一起在竖直平面内做匀速圆周运动，已知摩天轮座舱与座舱中的游客均可视为质点，该摩天轮圆盘直径约为118m，在竖直面内匀速转动一周大约需要15分钟，π≈3，则下列说法正确的是( )
A. 座舱的线速度大小约为0.4m/sB. 游客在最高点处于超重状态
C. 游客做的是一种匀加速曲线运动D. 座舱的角速度大小约为3.4×10−3rad/s
4.荡秋千是中华传统游戏竞技项目，常在节日庆典举行比赛。如图所示，质量为m、可看作质点的小朋友在荡秋千，大人用水平力F缓慢将秋千拉至图示位置(图中未画出F)，此时秋千绳与竖直方向的夹角为θ，小朋友到秋千悬点的距离为L，然后将秋千由静止释放，忽略秋千绳的质量和一切摩擦，重力加速度为g。则下列说法正确的是( )
A. 缓慢上拉过程中拉力F做的功为FLsinθ
B. 缓慢上拉过程中小朋友的重力势能增加mgLcsθ
C. 小朋友再次回到最低点时重力的瞬时功率为零
D. 由静止释放到最低点的过程，小朋友重力的功率逐渐增大
5.2024年6月2日清晨，嫦娥六号探测器成功着陆在月球背面南极——艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务。若嫦娥六号探测器在月球附近轨道上运行的示意图如图所示，嫦娥六号探测器先在圆轨道上做匀速圆周运动，运动到A点时变轨为椭圆轨道，B点是近月点。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号探测器要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在A点加速
B. 嫦娥六号探测器在椭圆轨道上经过A点的速度小于经过B点的速度
C. 嫦娥六号探测器在圆轨道上运行的周期小于在椭圆轨道上运行的周期
D. 嫦娥六号探测器在椭圆轨道上经过A点的加速度大于在圆轨道上经过A点的加速度
6.如图所示，用重型高压水枪喷出的强力水柱冲击煤层，设水柱直径为D=50cm，水流速度大小为v=56m/s，方向水平向右。水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度变为零，水的密度为ρ=1×103kg/m3，π≈3，采煤人员手持水枪操作，下列说法正确的是( )
A. 水枪单位时间内喷出水的质量为4.2×104kg
B. 高压水枪的喷水功率为1.6464×107W
C. 水柱对煤层的平均冲击力大小为2.94×105N
D. 手对高压水枪的作用力水平向右
7.双引擎汽车是一种高效低耗的汽车，配有电动引擎与汽油引擎两套发动机。同时这种汽车还采用一种特殊系统来捕捉刹车时产生的能量并将其存贮到车载电池中。某双引擎汽车当行驶速度v≤15m/s时靠电动引擎；当行驶速度在15m/s25m/s时双引擎同时工作。若该汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力F随运动时间t变化的图像如图所示。已知汽车的质量m=2000kg，行驶过程中所受阻力恒为f=1000N，在6s时第一次切换动力引擎，6s后保持恒定功率行驶至第10s末。则在这10s内，下列判断正确的是( )
A. 汽车在0∼6s时间内加速度大小为6m/s2
B. 汽车在6s时的速度大小为18m/s
C. 在0∼6s时间内汽车的位移大小为45m
D. t=10s时汽车的速度大小为30m/s
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.以下四幅图片中：图甲是带正电小球靠近用金属网(图中虚线)罩起来的验电器；图乙是在加油站给车加油前，触摸静电释放器；图丙是超高压带电作业的工人穿戴含金属丝的工作服；图丁是达到静电平衡时导体内部的P、S两点。下列说法正确的是( )
A. 图甲中，带正电小球靠近用金属网(图中虚线)罩起来的验电器，验电器顶端不带电
B. 图乙中，触摸静电释放器是为了导出人体的静电
C. 图丙中，穿戴含金属丝的工作服，是因为这种衣服更结实耐用
D. 图丁中，P、S两点的电场强度和电势均相同
9.如图所示，用一根长为2L的轻杆连接两个质量分别为m和2m的小球a和b，两小球可绕穿过杆中心O的水平轴无摩擦地转动。现让轻杆处于水平位置，然后无初速度地释放两小球，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 小球b转至最低点时的速度大小为 3gL2
B. 小球b转至最低点时，轻杆对小球a做的功为4mgL3
C. 小球a和b的总机械能守恒
D. 小球a和b的总机械能不守恒
10.滑雪是人们喜爱的一项冬季户外运动。一位滑雪者以一定的初速度从底端冲上山坡。其物理模型如图甲所示，倾角为θ=37∘的足够长斜面固定在水平地面上，一小物块以一定的初速度从底端冲上斜面，0∼20m过程中小物块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，已知重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，则下列说法正确的是( )
A. 小物块上滑过程中，重力势能增加了600JB. 小物块受到的摩擦力大小为20N
C. 小物块的重力大小为100ND. 小物块与斜面间的动摩擦因数为0.25
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某实验小组利用落体法验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
(1)本实验中，不同组学生在操作过程中出现如图1的四种情况，其中操作正确的是______(填正确答案标号)。
(2)在打好点的纸带中挑选出一条点迹清晰的纸带，如图2所示。把打下的第一个点记作0，然后选取连续的五个点依次记为1、2、3、4、5，已知打点计时器打点周期T=0.02s，若当地重力加速度g=9.80m/s2，重锤的质量为0.5kg，从开始下落到打第4个标记点时，重锤的动能增加量为______ J，重力势能的减少量为______ J。(结果保留三位有效数字)
(3)计算出的重锤的重力势能减少量与动能增加量不完全相等的原因是______。
12.某实验小组采用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律。图甲中在水平桌面上放置气垫导轨，导轨上有光电门1和光电门2，弹性滑块A、B的质量分别为mA、mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d。
(1)为了减小实验误差，使用气垫导轨的主要目的是______(填正确答案标号)。
A.保证两个滑块碰撞时是一维的
B.喷出的压缩空气减小滑块的速度
C.使滑块与导轨不直接接触，减小噪声
D.减小滑块和导轨之间的摩擦力
(2)用毫米刻度尺测得遮光片的宽度如图乙所示，读数为______ mm。
(3)实验中为确保碰撞后滑块A不反向运动，mA、mB应满足的关系是mA______(填“大于”“等于”或“小于”)mB。
(4)实验先调节气垫导轨成水平状态，再轻推滑块A，测得滑块A通过光电门1时的遮光时间为t1=0.02s，滑块A与B相碰后，滑块B和A先后经过光电门2时的遮光时间分别为t2和t3，则碰前滑块A的速度大小为______m/s。(结果保留一位有效数字)
(5)在实验误差允许的范围内，若满足关系式______(用mA、mB、t1、t2、t3表示)，则可认为验证了动量守恒定律。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，把质量m=10g、电荷量q=2×10−3C的带正电小球用绝缘丝线悬挂于天花板上，并把其置于匀强电场中(电场未画出)。若小球静止时，丝线与竖直方向的夹角为37∘，已知重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)所需电场的电场强度最小值和方向；
(2)在(1)的情况下，丝线的拉力大小。
14.如图所示，竖直固定的足够长的直圆管内有一质量为M的静止薄圆盘，一质量为m=12M的小球(可视为质点)从管的上端口由静止下落，并撞在圆盘中心，圆盘向下滑动，所受滑动摩擦力与其所受重力大小相等。小球在管内运动时与管壁不接触，圆盘始终水平，小球与圆盘发生的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。已知第一次碰撞前瞬间小球的速度大小为v0，不计空气阻力，重力加速度为g，求：
(1)开始时圆盘到管的上端口的距离；
(2)在第一次碰撞后到第二次碰撞前，小球与圆盘间的距离的最大值；
(3)第二次碰前瞬间圆盘和小球的速度大小分别为多少？
15.如图所示，一长L=2m的轻绳系一质量m=2kg的小物块(可视为质点)在竖直平面内做圆周运动，当运动到圆周的最低点时与轻绳恰好断开，轻绳能承受的最大张力大小为120N，绳断后小物块水平射出进入与水平面平滑连接的光滑固定圆形轨道。圆形轨道右侧水平面平滑连接着一个固定的倾角θ=37∘且足够长的粗糙斜面，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，圆形轨道左右水平面光滑，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)绳断后小物块水平射出的速度大小；
(2)若小物块第一次进入圆形轨道的过程中不脱离轨道，求圆形轨道半径R的取值范围；
(3)若圆形轨道的半径R=1.8m，求小物块整个运动过程在斜面上经过的总路程s。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.运动员和滑板在竖直方向上受到重力作用，故竖直方向的的动量不守恒，故A错误；
B.运动员和滑板构成的系统不受空气阻力，故水平方向动量守恒，故B正确；
C.运动员和滑板构成的系统机械能由于不受到空气阻力，整个过程系统只有重力做功，其系统机械能守恒，故C错误；
D.运动员和滑板在最高点时，存在水平速度故其最高点时动量不为零，故D错误。
故选：B。
AB.根据动量守恒的条件判断；
C.根据机械能守恒的条件判断；
D.根据动量定义式判断。
本题考查机械能守恒、动量守恒的判断，要求学生熟练掌握这些基本的知识点。
2.【答案】D
【解析】解：A、由对称性可知，b、c两点电场强度大小和方向都相同，故A错误；
B、根据图甲可知，a、d两点电场强度大小相等，方向相同，故B错误；
CD、根据电场线的疏密程度表示场强的大小，由图甲可知e、O、f三点比较，O点的电场强度最大；b、O、c三点比较，O点的电场强度最弱，故C错误，D正确。
故选：D。
A、根据图像的对称性可知，b、c两点电场强度大小和方向都相同；
B、结合图像可知a、d两点电场强度大小相等，方向相同；
CD、根据电场线的疏密程度表示场强的大小，结合图像判断各点场强的大小。
在等量异种点电荷的电场中，要熟记在两点电荷连线上中点O场强最小，在连线的中垂线上O点场强最大，要知道电场线的疏密程度表示场强的大小，切线方向为场强方向。
3.【答案】A
【解析】解：A.座舱的半径为R=12d=12×118m=59m，线速度大小为v=2πRT=2×3×5915×60m/s≈0.4m/s，故A正确；
B.游客做圆周运动在最高点加速度向下，处于失重状态，故B错误；
C.游客做匀速圆周运动，向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，是变加速曲线运动，故C错误；
D.座舱的角速度大小为ω=2πT=2×315×60rad/s=6.67×10−3rad/s。
故选：A。
AD.根据线速度公式和角速度公式列式代入数据解答；
B.根据圆周运动最高点的加速度方向判断超失重状态；
C.根据向心加速度的特点判断运动类型。
考查圆周运动的线速度、角速度和超失重问题，会根据题意进行准确分析和判断。
4.【答案】C
【解析】解：A、缓慢上拉过程中，小朋友处于平衡状态，故拉力是变力，根据动能定理，有：W−mgL(1−csθ)=0，故W=mgL(1−csθ)，故A错误；
B、缓慢上拉过程中小朋友重力势能增加等于克服重力做功，故为mgL(1−csθ)，故B错误；
C、小朋友再次回到最低点时重力方向与速度方向垂直，故重力的瞬时功率为零，故C正确；
D、刚刚释放时，速度为零，故重力的功率为零，最低点重力与速度垂直，功率也为零，故由静止释放到最低点小朋友重力的功率先增加后减小，故D错误；
故选：C。
缓慢上升过程，小朋友受到重力、绳子的拉力T以及水平力F，处于平衡状态，根据平衡条件可知拉力为变力，故只能用动能定理求解拉力的功；功率用P=Fvcsα判断，其中α为重力方向与速度方向的夹角。
本题考查了平衡条件、动能定理的综合运用，知道用水平力F缓慢将秋千拉至图示位置的过程中，不能通过功的公式求解拉力做功的大小，需通过动能定理进行求解，难度适中。
5.【答案】B
【解析】解：A.嫦娥六号探测器要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在A点做近心运动，故减速，故A错误；
B.根据开普勒第二定律，椭圆轨道上在近月点B速度最大，远月点A速度最小，故B正确；
C.根据开普勒第三定律r3T2=k，圆轨道的半径大于椭圆轨道半长轴，所以圆轨道上的周期大于椭圆轨道上的周期，故C错误；
D.根据GMmr2=ma，得a=GMr2，不论卫星在椭圆轨道还是圆轨道上，经过A点时的距离月球的距离相等，则加速度大小就相等，故D错误。
故选：B。
A.根据近心运动减速的要求进行分析解答；
BC.根据开普勒第二、第三定律进行分析判断；
D.根据牛顿第二定律列式分析判断。
考查万有引力定律的应用问题和开普勒关于行星运动的定律，会根据题意进行准确的分析解答。
6.【答案】B
【解析】A.t时间内喷水质量为m=ρSvt=ρ⋅14πD2⋅vt，水枪单位时间内喷出水的质量为Δm=14ρvπD2=14×1×103×56×3×0.52kg=1.05×104kg，故A错误；
B.水枪在时间1s内做功转化为水柱的动能即为高压水枪的喷水功率，则P=W1s=12Δmv2=18ρπD2v3=18×1×103×3×0.52×563W=1.6464×107W，故B正确；
C.时间内喷出的水在/内速度减小为0，则由动量定理得−Ft=0−mv联立得：F=mvt=Δmv=14ρπD2v2=14×1×103×0.52×562N=1.96×105N，故C错误；
D.水对高压水枪的作用力向左，由于高压水枪受重力作用，根据平衡条件，则手对高压水枪的作用力水平斜向右上方，故D错误。
故选：B。
7.【答案】C
【解析】解：A、汽车在0∼6s时间内加速度大小为a=F−fm=6×103−10002000m/s2=2.5m/s2，故A错误；
B、汽车在6s时的速度大小为v=at=2.5×6m/s=15m/s，故B错误；
C、在0∼6s时间内汽车的位移大小为x=v2t=152×6m=45m，故C正确；
D、6s末汽车切换动力引擎，此时汽车的功率为P=F′v=7.2×103×15W=10.8×104W，t=10s末汽车的牵引力大小为F′′=4.32×103N，此时汽车的速度为v′=PF″=10.8×1044.32×103m/s=25m/s，故D错误。
故选：C。
根据牛顿第二定律计算加速度；根据v=at计算速度；根据平均速度计算位移；先计算出汽车的功率，然后根据P=Fv计算速度。
机车启动三个重要关系：
(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都为vm=Pf；
(2)机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束后功率最大，但速度不是最大；
(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W=Pt，由动能定理得Pt−Fx=Ek，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移、速度或时间。
8.【答案】ABD
【解析】解：A、用金属网把不带电的验电器罩起来，金属网起到静电屏蔽的作用，静电屏蔽时，金属网内部电场强度为零，电势相等，所以验电器下端金属片不张开，顶端不带电，故A正确；
B、静电释放器可以把人体、金属、大地形成通路，将人体静电导入大地，这样就可以清除人身上的静电，防止发生火灾，故B正确；
C、超高压带电作业的工人穿戴的工作服含金属丝，防止静电对人体的危害，故C错误；
D、图丁是达到静电平衡时导体是个等势体，内部场强处处为零，所以P、S两点的电场强度和电势均相同，故D正确。
故选：ABD。
根据静电屏蔽分析AC；根据防止静电的危害分析B；根据处于静电平衡下的导体的特点分析D。
掌握静电屏蔽的应用，处于静电平衡状态下的导体的特点是解题的基础。
9.【答案】BC
【解析】解：ACD、两球的角速度相等，半径相等，由v=ωr可知两球的线速度大小相等，设小球b在最低点时速度大小为v，小球b转至最低点过程，两个小球组成的系统机械能守恒，则有：2mgL=mgL+12×2mv2+12mv2，可得v= 2gL3，故AD错误，C正确；
B、小球b转至最低点过程，对a球由动能定理有：W杆−mgL=12mv2，可得轻杆对小球a做的功：W杆=4mgL3，故B正确。
故选：BC。
ACD、根据两球转动过程中没有摩擦力，可知两者组成的系统机械能守恒，小球b转至最低点过程，根据两球线速度大小相等和系统机械能守恒，可得小球b在最低点速度大小；
B、小球b转至最低点过程，对a球利用动能定理可得轻杆对小球a做的功。
本题考查了系统机械能守恒和动能定理，解题的关键是知道两球做圆周运动的角速度相等，半径相等，则两球的线速度大小相等。
10.【答案】AD
【解析】解：A.上滑过程中，摩擦力对小物块做负功，则小物块的机械能要减少，由图乙可知小物块的机械能减少了ΔE=800J−600J=200J，动能减少了ΔEk=800J，由能量守恒知小物块的重力势能增加了ΔEp=800J−200J=600J，故A正确；
B.设小物块质量为m，由图乙可知小物块上滑的距离为20m，则根据功能关系有μmgcs37∘×20m=ΔE=200J，则小物块受到的摩擦力大f=μmgcs37∘，得f=10N，故B错误；
C.小物块上滑过程中，小物块的重力势能增加了ΔEp=(mgsin37∘)×20=600J，则小物块的重力大小为G=50N，故C错误；
D.根据B答案分析知μmgcs37∘×20m=200J，故小物块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.25，故D正确。
故选：AD。
A.根据图乙图像给出的信息结合能的转化和守恒定律分析重力势能的增加量；
B.根据功能关系列式求解摩擦力大小；
C.根据重力势能增加量利用公式代入数据求解重力；
D.根据滑动摩擦力做功计算动摩擦因数。
考查能的转化和守恒定律以及图像的认识和理解，会根据题意进行准确分析和计算。
11.【答案】在重锤下落过程中有空气阻力和摩擦阻力的影响
【解析】解：(1)打点计时器要接交流电源，纸带要竖直穿过限位孔，重物靠近打点计时器，故D正确，ABC错误。
故选：D。
(2)设打第4个标记点时速度为v，则v=23.47−15.712×0.02×0.01m/s=1.94m/s，则此时重锤的动能为Ek=12mv2=12×0.5×1.942J=0.941J
重锤减小的重力势能为Ep=mgh=0.5×9.80×19.41×0.01J=0.951J
(3)因为存在空气阻力，所以减少的重力势能不能全部转化为动能。
故答案为：(1)D；(2)0.941，0.951；(3)在重锤下落过程中有空气阻力和摩擦阻力的影响。
(1)根据实验的操作要求分析；
(2)先计算出速度，然后分别根据动能和重力势能的表达式计算；
(3)在重锤下落过程中有阻力的影响。
会利用纸带计算某点的速度，能够根据动能和重力势能的表达式计算出重锤的动能和减小的重力势能。
12.【答案】D2.0大于 0.2mAt1=mBt2+mAt3
【解析】解：(1)使用气垫导轨后，喷出的压缩空气，使导轨和滑块之间形成空气层，可以大大减小滑块与导轨之间的摩擦力，故ABC错误，D正确。
故选：D。
(2)毫米刻度尺的分度值为1mm，遮光条的宽度为d=2.0mm；
(3)实验中为确保碰撞后滑块A不反向运动，mA、mB应满足的关系是mA大于mB；
(4)碰前滑块A的速度大小为v1=dt1=2.0×10−30.02m/s=0.2m/s
(5)碰撞后，滑块B通过光电门的速度v2=dt2
滑块A通过光电门的速度v3=dt3
取v1方向为正方向，若动量守恒，满足mAv1=mBv2+mAv3
代入数据化简得mAt1=mBt2+mAt3。
故答案为：(1)D；(2)2.0；(3)大于；(4)0.2；(5)mAt1=mBt2+mAt3。
(1)根据气垫导轨的工作原理，分析导轨和滑块之间的接触情况，然后作答；
(2)毫米刻度尺的分度值为1mm，读数时估读到下一位；
(3)为确保碰撞后滑块A不反向运动，mA、mB应满足的关系是mA大于mB；
(4)(5)根据极短时间内平均速度等于瞬时速度求解滑块通过光电门的速度，根据动量守恒定律求解需要满足的关系式
本题主要考查验证动量守恒定律的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，知道光电门根据极短时间内平均速度来求解瞬时速度的。
13.【答案】解：(1)带电小球受重力mg、绝缘丝线的拉力T与电场力qE的作用而静止，三个力的合力为零，绝缘丝线的拉力与电场力的合力F与小球的重力等大反向，小球受力如图所示：
当电场力与绝缘丝线垂直时电场力最小，此时电场强度最小，设电场强度的最小值为Em
则有：mgsin37∘=Emq
代入数据解得：Em=mgsin37∘q=10×10−3×10×0.62×10−3N/C=30N/C
(2)在(1)的情况下，丝线的拉力大小T=mgcs37∘=10×10−3×10×0.8N=0.08N
答：(1)电场强度最小值为30N/C，方向与绝缘丝线垂直向上；
(2)在(1)的情况下，丝线的拉力大小为0.08N。
【解析】对小球受力分析，小球静止，应用平衡条件求出小球所受最小电场力，然后求出电场强度的最小值，再根据平衡条件求拉力。
本题考查了求电场强度大小问题，分析清楚带电小球的受力情况是解题的前提。
14.【答案】解：(1)小球是自由下落的，设开始时圆盘到管的上端口的距离为h，根据动能定理有
mgh=12mv02
解得h=v022g；
(2)小球和圆盘碰撞时，因为时间极短，规定竖直向下的方向为正方向，设碰撞后小球和圆盘的速度分别为v1和v2，因为是弹性碰撞，根据动量守恒定律和能量守恒定律有
mv0=mv1+Mv2
12mv02=12mv12+12Mv22
解得v1=−v03，v2=23v0
碰撞后圆盘向下做匀速直线运动，小球竖直上抛运动，当二者速度相等时距离最远，设经过时间t，二者速度相等，则有
v2=v1+gt
解得t=v0g
则小球与圆盘间的距离的最大值为
xm=v2t−v1+v22t
解得xm=v022g；
(3)设经时间t′小球追上圆盘，则有
v2t′=v1t′+12gt′2
解得t′=2v0g
此时小球的速度大小为
v′1=v1+gt′=−v03+g⋅2v0g=53v0
圆盘一直做匀速直线运动，速度不变仍为2v03
答：(1)开始时圆盘到管的上端口的距离为v022g；
(2)在第一次碰撞后到第二次碰撞前，小球与圆盘间的距离的最大值为v022g；
(3)第二次碰前瞬间圆盘和小球的速度大小分别为2v03,5v03。
【解析】(1)根据动能定理计算；
(2)先根据动量守恒和能量守恒得到小球和圆盘碰撞后小球和圆盘的速度，当两者速度相等时距离最大，根据运动学公式计算即可；
(3)先根据运动学公式计算出小球和圆盘碰撞的时间，然后根据运动学公式计算即可。
分清物体的运动过程，知道在每个过程中所遵守的物理规律，知道小球和圆盘速度相等时距离最远。
15.【答案】解：(1)已知轻绳断开时，物块做圆周运动至最低点，此时绳的拉力为120N，物块自身的重力为20N，
由此可知此时物块受到的合力为F合=120N−20N=100N，做圆周运动的物体，合力提供向心力，
因此有F合=mv2L，代入已知数据，联立可得v=10m/s。
(2)假设小物块恰好能在圆形轨道内做圆周运动时，轨道的半径为R，物块运动至轨道顶端时的速度为v1，
因为轨道光滑，因此物块机械能守恒，因此有12mv2−12mv12=mg×2R，
物块滑动至轨道最顶端时，重力提供向心力，因此有mv12R=mg，
代入已知数据，联立可得R=2m，则轨道半径R的取值范围为0(3)当R=1.8m时，物块可滑过圆形轨道到达斜面，因为在圆形轨道上机械能守恒，
因此到达鞋面时的速度为v=10m/s，
物块滑上斜面的过程中，重力及摩擦力做负功，摩擦力大小为f=μmgcs37∘=8N，假设滑上斜面的最大距离为l，
根据动能定理可知0−12mv2=−fl−mglsin37∘，代入已知数据可知l=5m，
物块滑下斜面时，重力做正功，摩擦力做负功，假设到达斜面底端时的速度为v2，
根据动能定理可知12mv22−0=mglsin37∘−fl，
物块滑下斜面后，向左再次滑上圆形轨道，物块进入圆形轨道后在竖直方向能滑上的最大高度假设为h，
因此有0−12mv22=−mgh，联立可知h=1.6m，h因为在整个运动过程中，仅在斜面上滑动时，物块有机械能损失，物块在斜面上滑动的总路程为s，
根据功能关系可知0−12mv2=−fs，代入已知数据可得s=12.5m。
答：(1)绳断后小物块水平射出的速度大小为10m/s；
(2)圆形轨道半径R的取值范围为0(3)小物块整个运动过程在斜面上经过的总路程s为12.5m。
【解析】轻绳断裂时，根据轻绳的拉力及物块自身的重力即可求出绳子断裂时物块的速度，当物块恰好能滑动至圆形轨道最顶端时，此时圆形轨道的半径最大，物块滑上斜面后，再滑下斜面，然后滑动至圆形轨道后，重新返回斜面循环重复，最终停至斜面底端，此过程功能守恒。
本题需要学生将圆周运动、动能定理、机械能守恒等相关知识综合运用以解决此类问题。
1.巴黎奥运会将于2024年7月26日至8月11日举行，滑板作为一项新兴运动成为正式比赛项目。如图所示，运动员在比赛中做腾空跃起并越过障碍物的表演，若忽略空气阻力，那么腾空过程中( )
A. 运动员和滑板构成的系统动量守恒
B. 运动员与滑板构成的系统水平方向上动量守恒
C. 运动员和滑板构成的系统机械能不守恒
D. 运动员和滑板构成的系统在最高点时的动量为零
2.如图甲所示，电鲶遇到危险时，可产生数百伏的电压。若将电鲶放电时形成的电场等效为等量异种点电荷的电场，如图乙所示，其中正电荷集中在头部，负电荷集中在尾部，O为电鲶身体的中点，e、f位于两电荷连线的中垂线上，b、c和a、d以及e、f均相对O点对称，下列说法正确的是( )
A. b、c两点的电场强度大小相等，方向相反B. a、d两点的电场强度大小相等，方向相反
C. e、O、f三点比较，O点的电场强度最弱D. b、O、c三点比较，O点的电场强度最弱
3.如图所示为位于长春胜利公园的摩天轮，是吉林省内最大的摩天轮。游客坐在座舱里随着摩天轮一起在竖直平面内做匀速圆周运动，已知摩天轮座舱与座舱中的游客均可视为质点，该摩天轮圆盘直径约为118m，在竖直面内匀速转动一周大约需要15分钟，π≈3，则下列说法正确的是( )
A. 座舱的线速度大小约为0.4m/sB. 游客在最高点处于超重状态
C. 游客做的是一种匀加速曲线运动D. 座舱的角速度大小约为3.4×10−3rad/s
4.荡秋千是中华传统游戏竞技项目，常在节日庆典举行比赛。如图所示，质量为m、可看作质点的小朋友在荡秋千，大人用水平力F缓慢将秋千拉至图示位置(图中未画出F)，此时秋千绳与竖直方向的夹角为θ，小朋友到秋千悬点的距离为L，然后将秋千由静止释放，忽略秋千绳的质量和一切摩擦，重力加速度为g。则下列说法正确的是( )
A. 缓慢上拉过程中拉力F做的功为FLsinθ
B. 缓慢上拉过程中小朋友的重力势能增加mgLcsθ
C. 小朋友再次回到最低点时重力的瞬时功率为零
D. 由静止释放到最低点的过程，小朋友重力的功率逐渐增大
5.2024年6月2日清晨，嫦娥六号探测器成功着陆在月球背面南极——艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务。若嫦娥六号探测器在月球附近轨道上运行的示意图如图所示，嫦娥六号探测器先在圆轨道上做匀速圆周运动，运动到A点时变轨为椭圆轨道，B点是近月点。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号探测器要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在A点加速
B. 嫦娥六号探测器在椭圆轨道上经过A点的速度小于经过B点的速度
C. 嫦娥六号探测器在圆轨道上运行的周期小于在椭圆轨道上运行的周期
D. 嫦娥六号探测器在椭圆轨道上经过A点的加速度大于在圆轨道上经过A点的加速度
6.如图所示，用重型高压水枪喷出的强力水柱冲击煤层，设水柱直径为D=50cm，水流速度大小为v=56m/s，方向水平向右。水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度变为零，水的密度为ρ=1×103kg/m3，π≈3，采煤人员手持水枪操作，下列说法正确的是( )
A. 水枪单位时间内喷出水的质量为4.2×104kg
B. 高压水枪的喷水功率为1.6464×107W
C. 水柱对煤层的平均冲击力大小为2.94×105N
D. 手对高压水枪的作用力水平向右
7.双引擎汽车是一种高效低耗的汽车，配有电动引擎与汽油引擎两套发动机。同时这种汽车还采用一种特殊系统来捕捉刹车时产生的能量并将其存贮到车载电池中。某双引擎汽车当行驶速度v≤15m/s时靠电动引擎；当行驶速度在15m/s
A. 汽车在0∼6s时间内加速度大小为6m/s2
B. 汽车在6s时的速度大小为18m/s
C. 在0∼6s时间内汽车的位移大小为45m
D. t=10s时汽车的速度大小为30m/s
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.以下四幅图片中：图甲是带正电小球靠近用金属网(图中虚线)罩起来的验电器；图乙是在加油站给车加油前，触摸静电释放器；图丙是超高压带电作业的工人穿戴含金属丝的工作服；图丁是达到静电平衡时导体内部的P、S两点。下列说法正确的是( )
A. 图甲中，带正电小球靠近用金属网(图中虚线)罩起来的验电器，验电器顶端不带电
B. 图乙中，触摸静电释放器是为了导出人体的静电
C. 图丙中，穿戴含金属丝的工作服，是因为这种衣服更结实耐用
D. 图丁中，P、S两点的电场强度和电势均相同
9.如图所示，用一根长为2L的轻杆连接两个质量分别为m和2m的小球a和b，两小球可绕穿过杆中心O的水平轴无摩擦地转动。现让轻杆处于水平位置，然后无初速度地释放两小球，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 小球b转至最低点时的速度大小为 3gL2
B. 小球b转至最低点时，轻杆对小球a做的功为4mgL3
C. 小球a和b的总机械能守恒
D. 小球a和b的总机械能不守恒
10.滑雪是人们喜爱的一项冬季户外运动。一位滑雪者以一定的初速度从底端冲上山坡。其物理模型如图甲所示，倾角为θ=37∘的足够长斜面固定在水平地面上，一小物块以一定的初速度从底端冲上斜面，0∼20m过程中小物块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，已知重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，则下列说法正确的是( )
A. 小物块上滑过程中，重力势能增加了600JB. 小物块受到的摩擦力大小为20N
C. 小物块的重力大小为100ND. 小物块与斜面间的动摩擦因数为0.25
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某实验小组利用落体法验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
(1)本实验中，不同组学生在操作过程中出现如图1的四种情况，其中操作正确的是______(填正确答案标号)。
(2)在打好点的纸带中挑选出一条点迹清晰的纸带，如图2所示。把打下的第一个点记作0，然后选取连续的五个点依次记为1、2、3、4、5，已知打点计时器打点周期T=0.02s，若当地重力加速度g=9.80m/s2，重锤的质量为0.5kg，从开始下落到打第4个标记点时，重锤的动能增加量为______ J，重力势能的减少量为______ J。(结果保留三位有效数字)
(3)计算出的重锤的重力势能减少量与动能增加量不完全相等的原因是______。
12.某实验小组采用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律。图甲中在水平桌面上放置气垫导轨，导轨上有光电门1和光电门2，弹性滑块A、B的质量分别为mA、mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d。
(1)为了减小实验误差，使用气垫导轨的主要目的是______(填正确答案标号)。
A.保证两个滑块碰撞时是一维的
B.喷出的压缩空气减小滑块的速度
C.使滑块与导轨不直接接触，减小噪声
D.减小滑块和导轨之间的摩擦力
(2)用毫米刻度尺测得遮光片的宽度如图乙所示，读数为______ mm。
(3)实验中为确保碰撞后滑块A不反向运动，mA、mB应满足的关系是mA______(填“大于”“等于”或“小于”)mB。
(4)实验先调节气垫导轨成水平状态，再轻推滑块A，测得滑块A通过光电门1时的遮光时间为t1=0.02s，滑块A与B相碰后，滑块B和A先后经过光电门2时的遮光时间分别为t2和t3，则碰前滑块A的速度大小为______m/s。(结果保留一位有效数字)
(5)在实验误差允许的范围内，若满足关系式______(用mA、mB、t1、t2、t3表示)，则可认为验证了动量守恒定律。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，把质量m=10g、电荷量q=2×10−3C的带正电小球用绝缘丝线悬挂于天花板上，并把其置于匀强电场中(电场未画出)。若小球静止时，丝线与竖直方向的夹角为37∘，已知重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)所需电场的电场强度最小值和方向；
(2)在(1)的情况下，丝线的拉力大小。
14.如图所示，竖直固定的足够长的直圆管内有一质量为M的静止薄圆盘，一质量为m=12M的小球(可视为质点)从管的上端口由静止下落，并撞在圆盘中心，圆盘向下滑动，所受滑动摩擦力与其所受重力大小相等。小球在管内运动时与管壁不接触，圆盘始终水平，小球与圆盘发生的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。已知第一次碰撞前瞬间小球的速度大小为v0，不计空气阻力，重力加速度为g，求：
(1)开始时圆盘到管的上端口的距离；
(2)在第一次碰撞后到第二次碰撞前，小球与圆盘间的距离的最大值；
(3)第二次碰前瞬间圆盘和小球的速度大小分别为多少？
15.如图所示，一长L=2m的轻绳系一质量m=2kg的小物块(可视为质点)在竖直平面内做圆周运动，当运动到圆周的最低点时与轻绳恰好断开，轻绳能承受的最大张力大小为120N，绳断后小物块水平射出进入与水平面平滑连接的光滑固定圆形轨道。圆形轨道右侧水平面平滑连接着一个固定的倾角θ=37∘且足够长的粗糙斜面，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，圆形轨道左右水平面光滑，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)绳断后小物块水平射出的速度大小；
(2)若小物块第一次进入圆形轨道的过程中不脱离轨道，求圆形轨道半径R的取值范围；
(3)若圆形轨道的半径R=1.8m，求小物块整个运动过程在斜面上经过的总路程s。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.运动员和滑板在竖直方向上受到重力作用，故竖直方向的的动量不守恒，故A错误；
B.运动员和滑板构成的系统不受空气阻力，故水平方向动量守恒，故B正确；
C.运动员和滑板构成的系统机械能由于不受到空气阻力，整个过程系统只有重力做功，其系统机械能守恒，故C错误；
D.运动员和滑板在最高点时，存在水平速度故其最高点时动量不为零，故D错误。
故选：B。
AB.根据动量守恒的条件判断；
C.根据机械能守恒的条件判断；
D.根据动量定义式判断。
本题考查机械能守恒、动量守恒的判断，要求学生熟练掌握这些基本的知识点。
2.【答案】D
【解析】解：A、由对称性可知，b、c两点电场强度大小和方向都相同，故A错误；
B、根据图甲可知，a、d两点电场强度大小相等，方向相同，故B错误；
CD、根据电场线的疏密程度表示场强的大小，由图甲可知e、O、f三点比较，O点的电场强度最大；b、O、c三点比较，O点的电场强度最弱，故C错误，D正确。
故选：D。
A、根据图像的对称性可知，b、c两点电场强度大小和方向都相同；
B、结合图像可知a、d两点电场强度大小相等，方向相同；
CD、根据电场线的疏密程度表示场强的大小，结合图像判断各点场强的大小。
在等量异种点电荷的电场中，要熟记在两点电荷连线上中点O场强最小，在连线的中垂线上O点场强最大，要知道电场线的疏密程度表示场强的大小，切线方向为场强方向。
3.【答案】A
【解析】解：A.座舱的半径为R=12d=12×118m=59m，线速度大小为v=2πRT=2×3×5915×60m/s≈0.4m/s，故A正确；
B.游客做圆周运动在最高点加速度向下，处于失重状态，故B错误；
C.游客做匀速圆周运动，向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，是变加速曲线运动，故C错误；
D.座舱的角速度大小为ω=2πT=2×315×60rad/s=6.67×10−3rad/s。
故选：A。
AD.根据线速度公式和角速度公式列式代入数据解答；
B.根据圆周运动最高点的加速度方向判断超失重状态；
C.根据向心加速度的特点判断运动类型。
考查圆周运动的线速度、角速度和超失重问题，会根据题意进行准确分析和判断。
4.【答案】C
【解析】解：A、缓慢上拉过程中，小朋友处于平衡状态，故拉力是变力，根据动能定理，有：W−mgL(1−csθ)=0，故W=mgL(1−csθ)，故A错误；
B、缓慢上拉过程中小朋友重力势能增加等于克服重力做功，故为mgL(1−csθ)，故B错误；
C、小朋友再次回到最低点时重力方向与速度方向垂直，故重力的瞬时功率为零，故C正确；
D、刚刚释放时，速度为零，故重力的功率为零，最低点重力与速度垂直，功率也为零，故由静止释放到最低点小朋友重力的功率先增加后减小，故D错误；
故选：C。
缓慢上升过程，小朋友受到重力、绳子的拉力T以及水平力F，处于平衡状态，根据平衡条件可知拉力为变力，故只能用动能定理求解拉力的功；功率用P=Fvcsα判断，其中α为重力方向与速度方向的夹角。
本题考查了平衡条件、动能定理的综合运用，知道用水平力F缓慢将秋千拉至图示位置的过程中，不能通过功的公式求解拉力做功的大小，需通过动能定理进行求解，难度适中。
5.【答案】B
【解析】解：A.嫦娥六号探测器要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在A点做近心运动，故减速，故A错误；
B.根据开普勒第二定律，椭圆轨道上在近月点B速度最大，远月点A速度最小，故B正确；
C.根据开普勒第三定律r3T2=k，圆轨道的半径大于椭圆轨道半长轴，所以圆轨道上的周期大于椭圆轨道上的周期，故C错误；
D.根据GMmr2=ma，得a=GMr2，不论卫星在椭圆轨道还是圆轨道上，经过A点时的距离月球的距离相等，则加速度大小就相等，故D错误。
故选：B。
A.根据近心运动减速的要求进行分析解答；
BC.根据开普勒第二、第三定律进行分析判断；
D.根据牛顿第二定律列式分析判断。
考查万有引力定律的应用问题和开普勒关于行星运动的定律，会根据题意进行准确的分析解答。
6.【答案】B
【解析】A.t时间内喷水质量为m=ρSvt=ρ⋅14πD2⋅vt，水枪单位时间内喷出水的质量为Δm=14ρvπD2=14×1×103×56×3×0.52kg=1.05×104kg，故A错误；
B.水枪在时间1s内做功转化为水柱的动能即为高压水枪的喷水功率，则P=W1s=12Δmv2=18ρπD2v3=18×1×103×3×0.52×563W=1.6464×107W，故B正确；
C.时间内喷出的水在/内速度减小为0，则由动量定理得−Ft=0−mv联立得：F=mvt=Δmv=14ρπD2v2=14×1×103×0.52×562N=1.96×105N，故C错误；
D.水对高压水枪的作用力向左，由于高压水枪受重力作用，根据平衡条件，则手对高压水枪的作用力水平斜向右上方，故D错误。
故选：B。
7.【答案】C
【解析】解：A、汽车在0∼6s时间内加速度大小为a=F−fm=6×103−10002000m/s2=2.5m/s2，故A错误；
B、汽车在6s时的速度大小为v=at=2.5×6m/s=15m/s，故B错误；
C、在0∼6s时间内汽车的位移大小为x=v2t=152×6m=45m，故C正确；
D、6s末汽车切换动力引擎，此时汽车的功率为P=F′v=7.2×103×15W=10.8×104W，t=10s末汽车的牵引力大小为F′′=4.32×103N，此时汽车的速度为v′=PF″=10.8×1044.32×103m/s=25m/s，故D错误。
故选：C。
根据牛顿第二定律计算加速度；根据v=at计算速度；根据平均速度计算位移；先计算出汽车的功率，然后根据P=Fv计算速度。
机车启动三个重要关系：
(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都为vm=Pf；
(2)机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束后功率最大，但速度不是最大；
(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W=Pt，由动能定理得Pt−Fx=Ek，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移、速度或时间。
8.【答案】ABD
【解析】解：A、用金属网把不带电的验电器罩起来，金属网起到静电屏蔽的作用，静电屏蔽时，金属网内部电场强度为零，电势相等，所以验电器下端金属片不张开，顶端不带电，故A正确；
B、静电释放器可以把人体、金属、大地形成通路，将人体静电导入大地，这样就可以清除人身上的静电，防止发生火灾，故B正确；
C、超高压带电作业的工人穿戴的工作服含金属丝，防止静电对人体的危害，故C错误；
D、图丁是达到静电平衡时导体是个等势体，内部场强处处为零，所以P、S两点的电场强度和电势均相同，故D正确。
故选：ABD。
根据静电屏蔽分析AC；根据防止静电的危害分析B；根据处于静电平衡下的导体的特点分析D。
掌握静电屏蔽的应用，处于静电平衡状态下的导体的特点是解题的基础。
9.【答案】BC
【解析】解：ACD、两球的角速度相等，半径相等，由v=ωr可知两球的线速度大小相等，设小球b在最低点时速度大小为v，小球b转至最低点过程，两个小球组成的系统机械能守恒，则有：2mgL=mgL+12×2mv2+12mv2，可得v= 2gL3，故AD错误，C正确；
B、小球b转至最低点过程，对a球由动能定理有：W杆−mgL=12mv2，可得轻杆对小球a做的功：W杆=4mgL3，故B正确。
故选：BC。
ACD、根据两球转动过程中没有摩擦力，可知两者组成的系统机械能守恒，小球b转至最低点过程，根据两球线速度大小相等和系统机械能守恒，可得小球b在最低点速度大小；
B、小球b转至最低点过程，对a球利用动能定理可得轻杆对小球a做的功。
本题考查了系统机械能守恒和动能定理，解题的关键是知道两球做圆周运动的角速度相等，半径相等，则两球的线速度大小相等。
10.【答案】AD
【解析】解：A.上滑过程中，摩擦力对小物块做负功，则小物块的机械能要减少，由图乙可知小物块的机械能减少了ΔE=800J−600J=200J，动能减少了ΔEk=800J，由能量守恒知小物块的重力势能增加了ΔEp=800J−200J=600J，故A正确；
B.设小物块质量为m，由图乙可知小物块上滑的距离为20m，则根据功能关系有μmgcs37∘×20m=ΔE=200J，则小物块受到的摩擦力大f=μmgcs37∘，得f=10N，故B错误；
C.小物块上滑过程中，小物块的重力势能增加了ΔEp=(mgsin37∘)×20=600J，则小物块的重力大小为G=50N，故C错误；
D.根据B答案分析知μmgcs37∘×20m=200J，故小物块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.25，故D正确。
故选：AD。
A.根据图乙图像给出的信息结合能的转化和守恒定律分析重力势能的增加量；
B.根据功能关系列式求解摩擦力大小；
C.根据重力势能增加量利用公式代入数据求解重力；
D.根据滑动摩擦力做功计算动摩擦因数。
考查能的转化和守恒定律以及图像的认识和理解，会根据题意进行准确分析和计算。
11.【答案】在重锤下落过程中有空气阻力和摩擦阻力的影响
【解析】解：(1)打点计时器要接交流电源，纸带要竖直穿过限位孔，重物靠近打点计时器，故D正确，ABC错误。
故选：D。
(2)设打第4个标记点时速度为v，则v=23.47−15.712×0.02×0.01m/s=1.94m/s，则此时重锤的动能为Ek=12mv2=12×0.5×1.942J=0.941J
重锤减小的重力势能为Ep=mgh=0.5×9.80×19.41×0.01J=0.951J
(3)因为存在空气阻力，所以减少的重力势能不能全部转化为动能。
故答案为：(1)D；(2)0.941，0.951；(3)在重锤下落过程中有空气阻力和摩擦阻力的影响。
(1)根据实验的操作要求分析；
(2)先计算出速度，然后分别根据动能和重力势能的表达式计算；
(3)在重锤下落过程中有阻力的影响。
会利用纸带计算某点的速度，能够根据动能和重力势能的表达式计算出重锤的动能和减小的重力势能。
12.【答案】D2.0大于 0.2mAt1=mBt2+mAt3
【解析】解：(1)使用气垫导轨后，喷出的压缩空气，使导轨和滑块之间形成空气层，可以大大减小滑块与导轨之间的摩擦力，故ABC错误，D正确。
故选：D。
(2)毫米刻度尺的分度值为1mm，遮光条的宽度为d=2.0mm；
(3)实验中为确保碰撞后滑块A不反向运动，mA、mB应满足的关系是mA大于mB；
(4)碰前滑块A的速度大小为v1=dt1=2.0×10−30.02m/s=0.2m/s
(5)碰撞后，滑块B通过光电门的速度v2=dt2
滑块A通过光电门的速度v3=dt3
取v1方向为正方向，若动量守恒，满足mAv1=mBv2+mAv3
代入数据化简得mAt1=mBt2+mAt3。
故答案为：(1)D；(2)2.0；(3)大于；(4)0.2；(5)mAt1=mBt2+mAt3。
(1)根据气垫导轨的工作原理，分析导轨和滑块之间的接触情况，然后作答；
(2)毫米刻度尺的分度值为1mm，读数时估读到下一位；
(3)为确保碰撞后滑块A不反向运动，mA、mB应满足的关系是mA大于mB；
(4)(5)根据极短时间内平均速度等于瞬时速度求解滑块通过光电门的速度，根据动量守恒定律求解需要满足的关系式
本题主要考查验证动量守恒定律的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，知道光电门根据极短时间内平均速度来求解瞬时速度的。
13.【答案】解：(1)带电小球受重力mg、绝缘丝线的拉力T与电场力qE的作用而静止，三个力的合力为零，绝缘丝线的拉力与电场力的合力F与小球的重力等大反向，小球受力如图所示：
当电场力与绝缘丝线垂直时电场力最小，此时电场强度最小，设电场强度的最小值为Em
则有：mgsin37∘=Emq
代入数据解得：Em=mgsin37∘q=10×10−3×10×0.62×10−3N/C=30N/C
(2)在(1)的情况下，丝线的拉力大小T=mgcs37∘=10×10−3×10×0.8N=0.08N
答：(1)电场强度最小值为30N/C，方向与绝缘丝线垂直向上；
(2)在(1)的情况下，丝线的拉力大小为0.08N。
【解析】对小球受力分析，小球静止，应用平衡条件求出小球所受最小电场力，然后求出电场强度的最小值，再根据平衡条件求拉力。
本题考查了求电场强度大小问题，分析清楚带电小球的受力情况是解题的前提。
14.【答案】解：(1)小球是自由下落的，设开始时圆盘到管的上端口的距离为h，根据动能定理有
mgh=12mv02
解得h=v022g；
(2)小球和圆盘碰撞时，因为时间极短，规定竖直向下的方向为正方向，设碰撞后小球和圆盘的速度分别为v1和v2，因为是弹性碰撞，根据动量守恒定律和能量守恒定律有
mv0=mv1+Mv2
12mv02=12mv12+12Mv22
解得v1=−v03，v2=23v0
碰撞后圆盘向下做匀速直线运动，小球竖直上抛运动，当二者速度相等时距离最远，设经过时间t，二者速度相等，则有
v2=v1+gt
解得t=v0g
则小球与圆盘间的距离的最大值为
xm=v2t−v1+v22t
解得xm=v022g；
(3)设经时间t′小球追上圆盘，则有
v2t′=v1t′+12gt′2
解得t′=2v0g
此时小球的速度大小为
v′1=v1+gt′=−v03+g⋅2v0g=53v0
圆盘一直做匀速直线运动，速度不变仍为2v03
答：(1)开始时圆盘到管的上端口的距离为v022g；
(2)在第一次碰撞后到第二次碰撞前，小球与圆盘间的距离的最大值为v022g；
(3)第二次碰前瞬间圆盘和小球的速度大小分别为2v03,5v03。
【解析】(1)根据动能定理计算；
(2)先根据动量守恒和能量守恒得到小球和圆盘碰撞后小球和圆盘的速度，当两者速度相等时距离最大，根据运动学公式计算即可；
(3)先根据运动学公式计算出小球和圆盘碰撞的时间，然后根据运动学公式计算即可。
分清物体的运动过程，知道在每个过程中所遵守的物理规律，知道小球和圆盘速度相等时距离最远。
15.【答案】解：(1)已知轻绳断开时，物块做圆周运动至最低点，此时绳的拉力为120N，物块自身的重力为20N，
由此可知此时物块受到的合力为F合=120N−20N=100N，做圆周运动的物体，合力提供向心力，
因此有F合=mv2L，代入已知数据，联立可得v=10m/s。
(2)假设小物块恰好能在圆形轨道内做圆周运动时，轨道的半径为R，物块运动至轨道顶端时的速度为v1，
因为轨道光滑，因此物块机械能守恒，因此有12mv2−12mv12=mg×2R，
物块滑动至轨道最顶端时，重力提供向心力，因此有mv12R=mg，
代入已知数据，联立可得R=2m，则轨道半径R的取值范围为0
因此到达鞋面时的速度为v=10m/s，
物块滑上斜面的过程中，重力及摩擦力做负功，摩擦力大小为f=μmgcs37∘=8N，假设滑上斜面的最大距离为l，
根据动能定理可知0−12mv2=−fl−mglsin37∘，代入已知数据可知l=5m，
物块滑下斜面时，重力做正功，摩擦力做负功，假设到达斜面底端时的速度为v2，
根据动能定理可知12mv22−0=mglsin37∘−fl，
物块滑下斜面后，向左再次滑上圆形轨道，物块进入圆形轨道后在竖直方向能滑上的最大高度假设为h，
因此有0−12mv22=−mgh，联立可知h=1.6m，h
根据功能关系可知0−12mv2=−fs，代入已知数据可得s=12.5m。
答：(1)绳断后小物块水平射出的速度大小为10m/s；
(2)圆形轨道半径R的取值范围为0
【解析】轻绳断裂时，根据轻绳的拉力及物块自身的重力即可求出绳子断裂时物块的速度，当物块恰好能滑动至圆形轨道最顶端时，此时圆形轨道的半径最大，物块滑上斜面后，再滑下斜面，然后滑动至圆形轨道后，重新返回斜面循环重复，最终停至斜面底端，此过程功能守恒。
本题需要学生将圆周运动、动能定理、机械能守恒等相关知识综合运用以解决此类问题。
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