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2022-2023学年上海市控江中学高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年上海市控江中学高一（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，填空题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.将一个鸡蛋从地面捡到课桌上，鸡蛋的重力势能大约增加( )
A. 0.5JB. 5JC. 50JD. 500J
2.下列说法不正确的是( )
A. 曲线运动的速度大小可以不变，但速度方向一定改变
B. 物体受到一恒力作用，则物体一定做匀变速直线运动
C. 物体做曲线运动，它的运动状态一定在改变
D. 物体做曲线运动时，它的加速度方向总与合外力方向一致，而与速度方向不共线
3.如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )
A. 甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒
B. 乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒
C. 丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，绳子(不计质量)拉力分别对A和B做功，所以A、B组成的系统机械能不守恒
D. 丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
4.爱因斯坦建立了广义相对论，并根据这一理论推导得出三个著名的预言：水星轨道近日点的进动；太阳引起的光线偏折；光波的重力红移。经过科学实验的检验，最终证实这些预言的理论计算与实验结果都能吻合。这说明广义相对论( )
A. 是人类对客观世界的最终反映B. 被观察结果证实了理论的合理性
C. 是客观事实检验过的绝对真理D. 比牛顿引力理论更具实用价值
5.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测定A、C两塔被照亮的顺序是( )
A. 同时被照亮
B. A先被照亮
C. C先被照亮
D. 无法判断
6.在静电场中，将一电子从A点移到B点，电场力做了正功，则( )
A. 电场强度的方向一定是由A点指向B点B. 电场强度的方向一定是由B点指向A点
C. 电子在A点的电势能一定比在B点高D. 电子在B点的电势能一定比在A点高
7.如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，图中两点电荷连线长度为2r，左侧点电荷带电荷量为+2q，右侧点电荷带电荷量为−q，P、Q两点关于两电荷连线对称。由图可知( )
A. P、Q两点的电场强度相同
B. M点的电场强度小于N点的电场强度
C. 两点电荷连线的中点处的电场强度为3kqr2
D. 同一试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
8.滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中( )
A. 所受合外力始终为零B. 所受摩擦力大小不变
C. 合外力做功一定为零D. 机械能始终保持不变
9.质量为1kg的物体在地面上高20m的地方在一拉力的作用下以7m/s2的加速度竖直下落5m的过程中，物体的机械能改变量是( )
A. −5JB. −10JC. −15JD. −20J
10.假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G。地球的密度为( )
A. 3π(g0−g)GT2g0B. 3πg0GT2(g0−g)C. 3πGT2D. 3πg0GT2g
11.已知篮球在空气中运动时所受空气阻力与速度大小成正比。篮球与地面碰撞后以大小为v0的速度竖直弹起后到再次与地面碰撞的过程中，以v表示篮球的速度，t表示篮球运动的时间，Ek表示篮球的动能，h表示篮球的高度，则下列图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
12.水上乐园有一末段水平的滑梯，人从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中。如图所示，滑梯顶端到末端的高度H=4.0m，末端到水面的高度h=1.0m。取重力加速度g=10m/s2，将人视为质点，不计摩擦和空气阻力。则人的落水点到滑梯末端的水平距离为( )
A. 4.0mB. 4.5mC. 5.0mD. 5.5m
二、填空题：本大题共5小题，共20分。
13.如果光速只有c3甚至更小，相对论效应会______(选填“更显著”还是“更不容易看到”)，如果引力常量G增大，牛顿力学的适用范围是______(选填“变大”还是“变小”)
14.在点电荷Q产生的电场中，距Q为r处的A点有一电量q=5×10−9C的点电荷，它受到的电场力为4×10−8N，则A点的电场强度大小为______N/C。若把q移到距离Q为2r处的B点。则它在B点受到的电场力大小为______N.
15.一个质量为1kg的物体从足够高处做自由落体运动，g取10m/s2，则前3s内重力对物体做功的平均功率为______ W，3s末重力对物体做功的瞬时功率为______ W。
16.图示为控制中心大屏幕上显示的“神舟”十四号飞船在轨运行图，屏幕上的曲线表示它一段时间内先后两次在同一轨道绕地球做匀速圆周运动的“轨迹”。则飞船运动轨道面与赤道面______(选填“重合”或“不重合”)；已知飞船运行周期为1.5h，在飞船先后经过同一纬度上a、b两位置的时间内，地球自转转过的角度为______。
17.如图所示，在竖直平面的xOy坐标系中，Oy竖直向上，Ox水平。设平面内存在沿x轴正方向的恒定风力，一小球从坐标原点沿O方向竖直向上抛出，初速度为v，不计空气阻力，到达最高点的位置如图中M点所示，重力加速度为g，则小球从O到M点运动的时间为______，小球落到落回 x轴时的坐标为______。
三、实验题：本大题共1小题，共10分。
18.某实验小组按如图装置进行探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。滑块中心固定遮光片，宽度为d，滑块套在水平杆上，随杆一起绕竖直轴做匀速圆周运动，固定在转轴上的力传感器通过轻绳连接滑块，水平杆的转速可以控制，滑块每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和挡光时间Δt的数据。
(1)若滑块中心到转轴的距离为L，由光电门测得挡光时间Δt，则滑块转动的角速度ω的表达式是______。
(2)按上述实验将测算得的结果用作图法来处理数据，如图所示以力传感器读数F为纵轴，以______为横轴(选填“Δt”、“1Δt”、“Δt2”或“1Δt2”)，可得到如图所示的一条直线，图线不过坐标原点的原因可能是______。
四、简答题：本大题共2小题，共30分。
19.如图所示，用大小为10N、方向与水平地面成37∘角的拉力F，使静止物体从A点沿水平地面运动到相距15m的B点，到达B点时的速度为6m/s。此时立即撤去F，物体沿光滑弧形轨道滑到C点，然后返回水平地面，停在离B点4.5m的D点。(取g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8)求：
(1)C点的离地高度；
(2)物体从A向B运动时的加速度及物体的质量；
(3)若要使物体返回后越过D点停下，物体的质量应满足什么条件？
20.如图，真空中A点固定放置一电量为+Q的点电荷A，一质量为m、电量为+q的检验电荷B在距A为r1处，仅在电场力作用下以大小为v1的速度正对A运动，AB连线上有间距相等的a、b、c三点。已知：取无穷远处电势为零，真空中静止正点电荷电场中某点电势φ可表示为：φ=kQr，其中k为静电力恒量、Q为场源电荷电量、r为该点到场源电荷的距离。
(1)用线条描绘点电荷A周围电场强度和电势的分布情况；
(2)分析、比较ab间电势差Uab与bc间电势差Ubc的大小；
(3)求运动过程中检验电荷B与点电荷A之间的最小距离；
(4)如图(c)所示，现有5个间隔相等的小球，以相同的速度并排冲向图(b)中的山地，不考虑摩擦作用的不同，试在右侧框图中画出5个小球接下来的大致运动轨迹。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：鸡蛋的质量大约为50g，桌子的高度大约1m高。将鸡蛋从地面捡到课桌上，克服重力做功大约W=0.05×10×1J=0.5J，所以鸡蛋的重力势能大约增加0.5J.故A正确，BCD错误。
故选：A。
重力做负功，重力势能增加．鸡蛋的质量大约为50g，桌子的高度大约1m高，由W=mgh确定重力做功，从而明确重力势能的增加量。
解决本题的关键掌握重力做功与重力势能的关系，重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加，同时了解生活中常见物体的质量、高度等。
2.【答案】B
【解析】解：AC、由于曲线运动的轨迹为曲线，速度方向为轨迹的切线方向，速度方向一定时刻改变，速度大小可以不变，比如匀速圆周运动，则物体的运动状态一定发生改变，故AC正确；
BD、若物体受到的恒力与速度不在同一直线上，物体做匀变速曲线运动，根据牛顿第二定律，可知物体加速度方向总与合外力方向一致，物体做曲线运动，其加速度与速度方向一定不在同一直线上，故B错误，D正确。
本题选不正确的，
故选：B。
曲线运动的物体速度方向一定改变，但大小不一定变化；知道做曲线运动的条件是物体受的合外力与速度方向不在一条直线上；曲线运动的速度方向变化，其运动状态一定改变；物体做曲线运动时，它的加速度方与速度方向不共线。
本题掌握物体做曲线运动的速度方向和大小特征：速度方向一定变化，但速度大小不一定变；同时还要明确物体做曲线运动的条件是力(加速度)和速度方向不在同一直线上。
3.【答案】D
【解析】解：A、在物体A压缩弹簧的过程中，弹簧和物体A组成的系统，只有重力和弹力做功，系统机械能守恒。对于A，由于弹簧的弹性势能在增加，则A的机械能减小。故A错误；
B、物块B沿A下滑的过程中，A要向后退，A、B组成的系统，只有重力做功，机械能守恒，由于A的机械能增大，所以B的机械能不守恒，在减小。故B错误。
C、对A、B组成的系统，不计任何阻力，只有重力做功，绳子对A和B分别做正功和负功，且正负功之和为零，所以A、B组成的系统机械能守恒。故C错误。
D、小球在做圆锥摆的过程中，重力势能和动能都不变，机械能守恒。故D正确。
故选：D。
当只有重力做功或弹簧的弹力做功时，物体的机械能守恒，根据机械能守恒的条件逐项进行分析判断。
解决本题的关键掌握判断机械能守恒的条件，判断的方法：1、看系统是否只有重力或弹力做功，2、看动能和势能之和是否保持不变。
4.【答案】B
【解析】解：A、这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，但是人类对客观世界的认识是无止境的，不是人类世界对客观世界的最终反映，故A错误；
B、这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，已经被观察结果证实了理论的合理性，故B正确；
C、这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，但是有一定的使用条件，不是绝对的真理，故C错误；
D、水星轨道近日点的进动、太阳引起的光线偏折、光波的重力红移与牛顿引力理论使用价值各有千秋，没法比较，故D错误；
故选：B。
人类对客观世界的认识是无止境的；
这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，已经被观察结果证实了理论的合理性；
这些理论并不是绝对的真理；
各种理论的使用的价值是没有办法比较的。
明确爱因斯坦的广义相对论理论是对人类世界的客观反映，已经被观察结果证实了理论的合理性。
5.【答案】C
【解析】解：列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮．
故选：C.
列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮．
本题考查相对论初步．属于容易题，关键要掌握这些知识点的基础知识．
6.【答案】C
【解析】【分析】
电子从A点移到B点，电场力做了正功，电子的电势能一定减小，但电场力方向不一定由A点指向B点，电场强度的方向不一定是由B点指向A点．本题可抓住电场力与重力相似的特点，分析电场力做功与电势能变化的关系．基础题．
【解答】
解：A、B电子从A点移到B点，电场力做了正功，电场力方向可能由A点指向B点，也可能不沿A点到B点方向，所以电场强度的方向不一定是由B点指向A点．故AB错误．
C、D电子从A点移到B点，电场力做了正功，电子的电势能一定减小，所以电子在A点的电势能一定比在B点高．故C正确，D错误．
故选C.
7.【答案】C
【解析】解：A.根据电场的对称性，P、Q两点的电场强度大小相同，方向不相同，故A错误；
B.M点的电场线比N点的电场线密，所以M点的电场强度大于N点的电场强度，故B错误；
C.+2q在两点电荷连线的中点处的电场强度方向指向−q，大小为
E1=2kqr2
−q在两点电荷连线的中点处的电场强度方向指向−q，大小为
E2=kqr2
合场强为
E=E1+E2=3kqr2
故C正确；
C.M点的电势高于N点的电势，则同一正试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，同一负试探电荷在M点的电势能小于在N点的电势能，故D错误。
故选：C。
根据对称性分析出PQ两点的场强的关系；
根据电场线的疏密程度分析出不同位置的场强的大小关系；
根据场强的计算公式，结合矢量合成的特点得出中点处的场强大小；
根据电势能的计算公式分析出不同位置的电势能的大小。
本题主要考查了电场的叠加问题，熟悉场强的计算公式，结合矢量合成的特点和电势能的计算公式即可完成分析。
8.【答案】C
【解析】【分析】
滑雪运动员的速率不变做匀速圆周运动，加速度不为零，运动员所受合外力大小不为0，对运动员进行受力分析，结合受力的特点分析摩擦力的变化。摩擦力做功运动员的机械能减小
本题抓住运动员做的是匀速圆周运动，速率不变，而速度、加速度、合外力是变化的。
【解答】
A.滑雪运动员的速率不变，而速度方向是变化的，速度是变化的，运动员的加速度不为零，由牛顿第二定律可知，运动员所受合外力始终不为零，故A错误；
B.运动员下滑过程中受到重力、滑道的支持力与滑动摩擦力，由图可知，运动员从A到B的过程中，滑道与水平方向之间的夹角逐渐减小，则重力沿斜面向下的分力逐渐减小，运动员的速率不变，则运动员沿滑道方向的合外力始终等于0，所以滑动摩擦力也逐渐减小，故B错误；
C.滑雪运动员的速率不变则动能不变，由动能定理可知，合外力对运动员做功为0，故C正确；
D.运动员从A到B下滑过程中的动能不变而重力势能减小，所以机械能减小，故D错误。
故选C。
9.【答案】C
【解析】解：物体受重力和拉力，根据牛顿第二定律有：mg−F=ma
解得：F=m(g−a)=1×(10−7)N=3N
拉力的功为：WF=−Fh=3N×5m=−15J
根据功能原理，除重力以外的力所做的功等于机械能的变化量，所以机械能的变化量：ΔE=WF=−15J，故ABD错误，C正确。
故选：C。
根据牛顿第二定律求解拉力大小，根据W=Fscsθ求解拉力功，根据功能原理求机械能的变化量。
本题关键是明确物体的运动规律，根据牛顿第二定律求解出拉力，最后结合各种功能关系列式求解，不难，特别注意机械能增加量等于除重力外其余力的功。
10.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了万有引力定律的应用，掌握万有引力与重力的关系，注意地球两极与赤道的重力的区别，知道密度表达式。
根据万有引力等于重力，则可列出物体在两极的表达式，在赤道处，万有引力等于重力与向心力力之和，列式综合可求得地球的质量，最后由密度公式，即可求解。
【解答】
设地球半径为R，在两极，万有引力等于重力，则有：
mg0=GMmR2，
由此可得地球质量为：M=g0R2G，
在赤道处，万有引力等于重力与向心力之和，则有：
GMmR2=m2πT2R+mg，
地球的密度为：ρ=MV=M43πR3，
联立解得：ρ=3πg0GT2(g0−g)，故B正确，ACD错误；
11.【答案】D
【解析】解：AB、v−t图象的斜率表示加速度，根据牛顿第二定律得：
上升过程有：mg+f=ma上
下降过程有：mg−f=ma下
又有f=kv，可得：
a上=g+kvm，则上升过程中，随着v的减小，a减小；
a下=g−kvm，则下降过程中，a随速度的增大而减小。故v−t图象的斜率是一直减小的，故AB错误；
CD、由动能定理得：
上升过程有：ΔEk=−(mg+kv)Δh，v减小，Ek−h图象随着h的增加应是斜率的绝对值逐渐减小的曲线，即图像为向上弯曲的曲线；
下降过程有：ΔEk=(mg−kv)Δh，v增大，Ek−h图象随着h的减小应是斜率逐渐减小的曲线，即图像为向下弯曲的曲线，故C错误，D正确。
故选：D。
v−t图象的斜率表示加速度，而加速度可根据牛顿第二定律分析；根据动能定理分析Ek−h图象的斜率如何变化，从而判断各个图象的对错。
解决本题的关键要根据物理规律分析图象的斜率变化情况，要掌握牛顿第二定律、动能定理，并能熟练运用。
12.【答案】A
【解析】解：人从滑梯由静止滑到滑梯末端速度为v，
根据机械能守恒定律可知mgH=12mv2，
代入数据解得v=4 5m/s
从滑梯末端水平飞出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，
根据h=12gt2可知落水时间为
t= 2hg= 2×110s= 15s
水平方向做匀速直线运动，则人的落水点距离滑梯末端的水平距离为
x=vt=4 5× 15m=4.0m，故A正确，BCD错误；
故选：A。
根据机械能守恒定律计算达到滑梯末端时的速度的大小，再根据平抛运动规律计算人的落水点到滑梯末端的水平距离。
本题关键是分析清楚物体的运动规律，也可以对全过程运用机械能守恒定律和平抛运动的规律列式求解。
13.【答案】更显著 变小
【解析】解：当物体以光速高速运动时，此时会产生一些可观测的奇妙的效应，即相对论效应，因此如果光速只有c3甚至更小，相对论效应更显著。
根据牛顿力学公式可知：万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方，用公式表达为：F=Gm1m2r2，引力常量G作为乘数，其常量G变大，即Gm1m2变大，但是它们的距离r不变，则万有引力F会变大，从而导致牛顿力学的适用范围变小。
故答案为：更显著，变小。
当物体高速运动时(光速)，会产生一些可观测的奇妙的效应，即相对论效应，则如果光速只有c3甚至更小，相对论效应更显著。
据牛顿力学关于万有引力的公式：F=Gm1m2r2即可推断
解题关键是理解相对论时空观；理解光速越小，相对论效应越显著。解题关键是能够正确写出牛顿力学关于万有引力的公式，根据公式即可求解。
14.【答案】81×10−8
【解析】解：根据电场强度的定义可知，a点电场强度：E=Fq=4×10−85×10−9N/C=8N/C。
根据点电荷电场强度的决定式可知，E=kQr2，距离点电荷Q为2r的B点的电场强度大小为A点的四分之一，E′=2N/C。所以q在B点受到的电场力F′=E′q=2×5×10−9N=1×10−8N。
故答案为：8，1×10−8。
根据电场强度的定义求解A点的电场强度。根据点电荷场强的决定式求解B点的电场强度，然后再根据F=Eq求电荷q在B点受到的电场力。
本题考查了电场强度的定义式和点电荷电场强度的决定式，分清两者的区别是解题的关键。
15.【答案】150 300
【解析】解：前3s内物体下落的高度h=12gt2=12×10×32m=45m
前3s内重力对物体所做的功W=mgh=1×10×45J=450J
前3s内重力对物体做功的平均功率为P−=Wt=4503W=150W
3s末物体的运动速度v=gt=10×3m/s=30m/s
3s末重力对物体做功的瞬时功率P′=mgv=1×10×30W=300W
故答案为：150；300
根据运动学公式求得下降的高度和速度，根据P=Wt计算平均功率；根据P=Fv求解瞬时功率．
本题关键明确瞬时功率和平均功率的区别和求解方法，基础题．
16.【答案】不重合 π8
【解析】解：根据人造卫星运行知识可知，是万有引力提供向心力使人造卫星等航天器必须以地心为圆心做匀速圆周运动，如果“神舟”十四号飞船轨道和赤道平面重合，在地面观测的飞船在轨运行图应该是直线，并且和赤道重合，而实际“神舟”十四号飞船在轨运行图的“轨迹”是曲线，并且跨越了不同纬度，所以飞船运动轨道面与赤道面不重合；
由于航天器必须以地心为圆心做匀速圆周运动，飞船运动轨道面与赤道面不重合，则轨道面与赤道面有一个夹角，当飞船连续两次沿着同一方向经过同一个纬度圈上空时，必然用了一个周期的时间，即为1.5h，地球自转周期为24h，所以这1.5h地球转过的角度θ=2πTt=2π24×1.5=π8。
故答案为：不重合；π8。
根据“神舟”十四号飞船在轨运行图，它跨越了不同纬度，从而判断飞船运动轨道面与赤道面是否重合；飞船先后经过同一纬度上a、b两位置，说明飞船正好运行一个周期的时间，再根据地球自转周期来求解地球自转转过的角度。
解决本题要了解人造天体绕地球运行的基本规律，平时我们所说人造天体绕地球做匀速圆周运动是以地心为参考系的，而本题“神舟”十四号飞船在轨运行图是以地面为参考系的，理解本图形成的原因是解题的关键。
17.【答案】vg (3v2g,0)
【解析】解：(1)设正方形的边长为s，竖直方向做竖直上抛运动，v=gt1，则小球从O到M点运动的时间为t1=vg
2s=v2t1，解得s=v24g
(2)水平方向做匀加速直线运动，有：3s=12at12
由竖直方向的对称性可知，小球再经过t1到x轴，所以回到x轴时落到x=12a(2t1)2=12s=3v2g处，位置N的坐标为(3v2g,0)。
故答案为：vg，(3v2g,0)
(1)根据运动的分解，结合运动学公式，即可求解；
(2)根据竖直方向的对称性，结合水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，从而即可求解；
考查运动学公式，掌握运动的合成与分解的应用，注意竖直上抛的对称性，理解牛顿第二定律的应用。
18.【答案】ω=dLΔt 1Δt2 滑块与杆之间有摩擦
【解析】解：(1)滑块通过光电门时的线速度大小为：v=dΔt
滑块通过光电门时的角速度为：ω=vL
联立解得：ω=dLΔt
(2)根据F=mω2L代入角速度表达式，得：F=md2L×1Δt2
故图线应以1Δt2为横轴；
图线不过坐标原点的原因可能是滑块与杆之间有摩擦。
故答案为：(1)ω=dLΔt；(2)1Δt2；滑块与杆之间有摩擦。
(1)根据匀变速直线运动的特点得出线速度，结合公式计算出角速度；
(2)利用向心力公式得出F的表达式，同时分析出图线不过原点的原因。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，根据实验原理理解正确的实验方法，结合向心力公式和图像的斜率即可完成分析。
19.【答案】解：(1)物块从B到C的过程根据机械能守恒定律
mgh=12mvB2
解得：h=1.8m
(2)物体从A到B的过程，根据速度与位移的关系
a=vB22xAB=6×62×15m/s2=1.2m/s2
物体从B到D，根据速度与位移的关系
a1=vB22xBD=6×62×4.5m/s2=4m/s2
根据牛顿第二定律
μmg=ma1
解得：μ=0.4
则物块从A到B的过程，根据牛顿第二定律可得：
Fcs37∘−μ(mg−Fsin37∘)=ma
解得：m=2kg
(3)结合上述计算结果得知：物块返回恰好停在D点，若要越过D点，需要减小物体的质量，即减小摩擦力作用，增大物体在A到B的运动过程中的加速度，增大运动到B点速度，所以质量应满足m1<2kg
其次，物体需要沿水平地面运动，所以在A到B的过程中不能离开地面
Fsin37∘≤m2g
解得m2=0.6kg
综上所述，物块质量需要满足
0.6kg答：(1)C点的离地高度为1.8m；
(2)物体从A向B运动时的加速度为1.2m/s2，物体的质量为2kg；
(3)若要使物体返回后越过D点停下，物体的质量应满足0.6kg【解析】(1)根据机械能守恒定律得出C点的离地高度；
(2)根据运动学公式结合牛顿第二定律得出物块的加速度和质量；
(3)减小物体的质量，物体加速后获得的动能变大，物体返回时就会越过D点，但根据题意，物体沿水平面加速，即加速时物体不可以离地，得出最小质量即可得到质量的范围．
本题主要考查了动能定理的相关应用，根据动能定理列式得出物块的速度，结合牛顿第二定律即可完成分析。
20.【答案】解：(1)正点电荷周围电场强度(带箭头)和电势(无箭头的同心圆)的分布情况如图所示，
电场强度离点电荷越远，电场强度越小。以点电荷为圆心的同心圆是等势面。
(2)设Aa=ab=bc=x，则有：φa=kQx，φb=kQ2x，φc=kQ3x
所以：Uab=φa−φb=kQ2x，Ubc=φb−φc=kQ6x
故：Uab>Ubc
(3)由题意知，检验电荷B仅在电场力作用下以大小为v1的速度正对A运动，距离最小时，检验电荷B的速度为零，所以由能量守恒定律得：12mv12=qφ2−qφ1=kqQr2−kqQr1
解得最小距离为：r2=2kQqr12kQq+mr1v12
(4)类比点电荷，越靠近场源电荷，受到的库仑力越大，则越靠近山顶，偏转角度越大，即大致轨迹如图所示，
答：(1)电场强度和电势的分布情况见解析；
(2)比较ab间电势差Uab与bc间电势差Ubc的大小关系为Uab>Ubc；
(3)运动过程中检验电荷B与点电荷A之间的最小距离为2kQqr12kQq+mr1v12；
(4)画出5个小球接下来的大致运动轨迹见解析。
【解析】(1)电场强度离点电荷越远，电场强度越小；等势面是以点电荷为圆心的同心圆，由此作图；
(2)根据电势的公式及电势差的定义，写出各点之间的电势差，然后进行解答；
(3)由能量守恒定律即电势能与机械能的和不变，求解最小距离；
(4)类比点电荷，越靠近场源电荷，受到的库仑力越大，则越靠近山顶，偏转角度越大，由此作图。
本题主要是考查电场强度、电势差大小的计算，以及利用类比法分析等高线的分布情况，掌握电场强度的计算公式、电势的计算公式以及电势差与电势的关系是解答本题的关键。
1.将一个鸡蛋从地面捡到课桌上，鸡蛋的重力势能大约增加( )
A. 0.5JB. 5JC. 50JD. 500J
2.下列说法不正确的是( )
A. 曲线运动的速度大小可以不变，但速度方向一定改变
B. 物体受到一恒力作用，则物体一定做匀变速直线运动
C. 物体做曲线运动，它的运动状态一定在改变
D. 物体做曲线运动时，它的加速度方向总与合外力方向一致，而与速度方向不共线
3.如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )
A. 甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒
B. 乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒
C. 丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，绳子(不计质量)拉力分别对A和B做功，所以A、B组成的系统机械能不守恒
D. 丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
4.爱因斯坦建立了广义相对论，并根据这一理论推导得出三个著名的预言：水星轨道近日点的进动；太阳引起的光线偏折；光波的重力红移。经过科学实验的检验，最终证实这些预言的理论计算与实验结果都能吻合。这说明广义相对论( )
A. 是人类对客观世界的最终反映B. 被观察结果证实了理论的合理性
C. 是客观事实检验过的绝对真理D. 比牛顿引力理论更具实用价值
5.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测定A、C两塔被照亮的顺序是( )
A. 同时被照亮
B. A先被照亮
C. C先被照亮
D. 无法判断
6.在静电场中，将一电子从A点移到B点，电场力做了正功，则( )
A. 电场强度的方向一定是由A点指向B点B. 电场强度的方向一定是由B点指向A点
C. 电子在A点的电势能一定比在B点高D. 电子在B点的电势能一定比在A点高
7.如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，图中两点电荷连线长度为2r，左侧点电荷带电荷量为+2q，右侧点电荷带电荷量为−q，P、Q两点关于两电荷连线对称。由图可知( )
A. P、Q两点的电场强度相同
B. M点的电场强度小于N点的电场强度
C. 两点电荷连线的中点处的电场强度为3kqr2
D. 同一试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
8.滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中( )
A. 所受合外力始终为零B. 所受摩擦力大小不变
C. 合外力做功一定为零D. 机械能始终保持不变
9.质量为1kg的物体在地面上高20m的地方在一拉力的作用下以7m/s2的加速度竖直下落5m的过程中，物体的机械能改变量是( )
A. −5JB. −10JC. −15JD. −20J
10.假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G。地球的密度为( )
A. 3π(g0−g)GT2g0B. 3πg0GT2(g0−g)C. 3πGT2D. 3πg0GT2g
11.已知篮球在空气中运动时所受空气阻力与速度大小成正比。篮球与地面碰撞后以大小为v0的速度竖直弹起后到再次与地面碰撞的过程中，以v表示篮球的速度，t表示篮球运动的时间，Ek表示篮球的动能，h表示篮球的高度，则下列图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
12.水上乐园有一末段水平的滑梯，人从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中。如图所示，滑梯顶端到末端的高度H=4.0m，末端到水面的高度h=1.0m。取重力加速度g=10m/s2，将人视为质点，不计摩擦和空气阻力。则人的落水点到滑梯末端的水平距离为( )
A. 4.0mB. 4.5mC. 5.0mD. 5.5m
二、填空题：本大题共5小题，共20分。
13.如果光速只有c3甚至更小，相对论效应会______(选填“更显著”还是“更不容易看到”)，如果引力常量G增大，牛顿力学的适用范围是______(选填“变大”还是“变小”)
14.在点电荷Q产生的电场中，距Q为r处的A点有一电量q=5×10−9C的点电荷，它受到的电场力为4×10−8N，则A点的电场强度大小为______N/C。若把q移到距离Q为2r处的B点。则它在B点受到的电场力大小为______N.
15.一个质量为1kg的物体从足够高处做自由落体运动，g取10m/s2，则前3s内重力对物体做功的平均功率为______ W，3s末重力对物体做功的瞬时功率为______ W。
16.图示为控制中心大屏幕上显示的“神舟”十四号飞船在轨运行图，屏幕上的曲线表示它一段时间内先后两次在同一轨道绕地球做匀速圆周运动的“轨迹”。则飞船运动轨道面与赤道面______(选填“重合”或“不重合”)；已知飞船运行周期为1.5h，在飞船先后经过同一纬度上a、b两位置的时间内，地球自转转过的角度为______。
17.如图所示，在竖直平面的xOy坐标系中，Oy竖直向上，Ox水平。设平面内存在沿x轴正方向的恒定风力，一小球从坐标原点沿O方向竖直向上抛出，初速度为v，不计空气阻力，到达最高点的位置如图中M点所示，重力加速度为g，则小球从O到M点运动的时间为______，小球落到落回 x轴时的坐标为______。
三、实验题：本大题共1小题，共10分。
18.某实验小组按如图装置进行探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。滑块中心固定遮光片，宽度为d，滑块套在水平杆上，随杆一起绕竖直轴做匀速圆周运动，固定在转轴上的力传感器通过轻绳连接滑块，水平杆的转速可以控制，滑块每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和挡光时间Δt的数据。
(1)若滑块中心到转轴的距离为L，由光电门测得挡光时间Δt，则滑块转动的角速度ω的表达式是______。
(2)按上述实验将测算得的结果用作图法来处理数据，如图所示以力传感器读数F为纵轴，以______为横轴(选填“Δt”、“1Δt”、“Δt2”或“1Δt2”)，可得到如图所示的一条直线，图线不过坐标原点的原因可能是______。
四、简答题：本大题共2小题，共30分。
19.如图所示，用大小为10N、方向与水平地面成37∘角的拉力F，使静止物体从A点沿水平地面运动到相距15m的B点，到达B点时的速度为6m/s。此时立即撤去F，物体沿光滑弧形轨道滑到C点，然后返回水平地面，停在离B点4.5m的D点。(取g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8)求：
(1)C点的离地高度；
(2)物体从A向B运动时的加速度及物体的质量；
(3)若要使物体返回后越过D点停下，物体的质量应满足什么条件？
20.如图，真空中A点固定放置一电量为+Q的点电荷A，一质量为m、电量为+q的检验电荷B在距A为r1处，仅在电场力作用下以大小为v1的速度正对A运动，AB连线上有间距相等的a、b、c三点。已知：取无穷远处电势为零，真空中静止正点电荷电场中某点电势φ可表示为：φ=kQr，其中k为静电力恒量、Q为场源电荷电量、r为该点到场源电荷的距离。
(1)用线条描绘点电荷A周围电场强度和电势的分布情况；
(2)分析、比较ab间电势差Uab与bc间电势差Ubc的大小；
(3)求运动过程中检验电荷B与点电荷A之间的最小距离；
(4)如图(c)所示，现有5个间隔相等的小球，以相同的速度并排冲向图(b)中的山地，不考虑摩擦作用的不同，试在右侧框图中画出5个小球接下来的大致运动轨迹。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：鸡蛋的质量大约为50g，桌子的高度大约1m高。将鸡蛋从地面捡到课桌上，克服重力做功大约W=0.05×10×1J=0.5J，所以鸡蛋的重力势能大约增加0.5J.故A正确，BCD错误。
故选：A。
重力做负功，重力势能增加．鸡蛋的质量大约为50g，桌子的高度大约1m高，由W=mgh确定重力做功，从而明确重力势能的增加量。
解决本题的关键掌握重力做功与重力势能的关系，重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加，同时了解生活中常见物体的质量、高度等。
2.【答案】B
【解析】解：AC、由于曲线运动的轨迹为曲线，速度方向为轨迹的切线方向，速度方向一定时刻改变，速度大小可以不变，比如匀速圆周运动，则物体的运动状态一定发生改变，故AC正确；
BD、若物体受到的恒力与速度不在同一直线上，物体做匀变速曲线运动，根据牛顿第二定律，可知物体加速度方向总与合外力方向一致，物体做曲线运动，其加速度与速度方向一定不在同一直线上，故B错误，D正确。
本题选不正确的，
故选：B。
曲线运动的物体速度方向一定改变，但大小不一定变化；知道做曲线运动的条件是物体受的合外力与速度方向不在一条直线上；曲线运动的速度方向变化，其运动状态一定改变；物体做曲线运动时，它的加速度方与速度方向不共线。
本题掌握物体做曲线运动的速度方向和大小特征：速度方向一定变化，但速度大小不一定变；同时还要明确物体做曲线运动的条件是力(加速度)和速度方向不在同一直线上。
3.【答案】D
【解析】解：A、在物体A压缩弹簧的过程中，弹簧和物体A组成的系统，只有重力和弹力做功，系统机械能守恒。对于A，由于弹簧的弹性势能在增加，则A的机械能减小。故A错误；
B、物块B沿A下滑的过程中，A要向后退，A、B组成的系统，只有重力做功，机械能守恒，由于A的机械能增大，所以B的机械能不守恒，在减小。故B错误。
C、对A、B组成的系统，不计任何阻力，只有重力做功，绳子对A和B分别做正功和负功，且正负功之和为零，所以A、B组成的系统机械能守恒。故C错误。
D、小球在做圆锥摆的过程中，重力势能和动能都不变，机械能守恒。故D正确。
故选：D。
当只有重力做功或弹簧的弹力做功时，物体的机械能守恒，根据机械能守恒的条件逐项进行分析判断。
解决本题的关键掌握判断机械能守恒的条件，判断的方法：1、看系统是否只有重力或弹力做功，2、看动能和势能之和是否保持不变。
4.【答案】B
【解析】解：A、这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，但是人类对客观世界的认识是无止境的，不是人类世界对客观世界的最终反映，故A错误；
B、这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，已经被观察结果证实了理论的合理性，故B正确；
C、这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，但是有一定的使用条件，不是绝对的真理，故C错误；
D、水星轨道近日点的进动、太阳引起的光线偏折、光波的重力红移与牛顿引力理论使用价值各有千秋，没法比较，故D错误；
故选：B。
人类对客观世界的认识是无止境的；
这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，已经被观察结果证实了理论的合理性；
这些理论并不是绝对的真理；
各种理论的使用的价值是没有办法比较的。
明确爱因斯坦的广义相对论理论是对人类世界的客观反映，已经被观察结果证实了理论的合理性。
5.【答案】C
【解析】解：列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮．
故选：C.
列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮．
本题考查相对论初步．属于容易题，关键要掌握这些知识点的基础知识．
6.【答案】C
【解析】【分析】
电子从A点移到B点，电场力做了正功，电子的电势能一定减小，但电场力方向不一定由A点指向B点，电场强度的方向不一定是由B点指向A点．本题可抓住电场力与重力相似的特点，分析电场力做功与电势能变化的关系．基础题．
【解答】
解：A、B电子从A点移到B点，电场力做了正功，电场力方向可能由A点指向B点，也可能不沿A点到B点方向，所以电场强度的方向不一定是由B点指向A点．故AB错误．
C、D电子从A点移到B点，电场力做了正功，电子的电势能一定减小，所以电子在A点的电势能一定比在B点高．故C正确，D错误．
故选C.
7.【答案】C
【解析】解：A.根据电场的对称性，P、Q两点的电场强度大小相同，方向不相同，故A错误；
B.M点的电场线比N点的电场线密，所以M点的电场强度大于N点的电场强度，故B错误；
C.+2q在两点电荷连线的中点处的电场强度方向指向−q，大小为
E1=2kqr2
−q在两点电荷连线的中点处的电场强度方向指向−q，大小为
E2=kqr2
合场强为
E=E1+E2=3kqr2
故C正确；
C.M点的电势高于N点的电势，则同一正试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，同一负试探电荷在M点的电势能小于在N点的电势能，故D错误。
故选：C。
根据对称性分析出PQ两点的场强的关系；
根据电场线的疏密程度分析出不同位置的场强的大小关系；
根据场强的计算公式，结合矢量合成的特点得出中点处的场强大小；
根据电势能的计算公式分析出不同位置的电势能的大小。
本题主要考查了电场的叠加问题，熟悉场强的计算公式，结合矢量合成的特点和电势能的计算公式即可完成分析。
8.【答案】C
【解析】【分析】
滑雪运动员的速率不变做匀速圆周运动，加速度不为零，运动员所受合外力大小不为0，对运动员进行受力分析，结合受力的特点分析摩擦力的变化。摩擦力做功运动员的机械能减小
本题抓住运动员做的是匀速圆周运动，速率不变，而速度、加速度、合外力是变化的。
【解答】
A.滑雪运动员的速率不变，而速度方向是变化的，速度是变化的，运动员的加速度不为零，由牛顿第二定律可知，运动员所受合外力始终不为零，故A错误；
B.运动员下滑过程中受到重力、滑道的支持力与滑动摩擦力，由图可知，运动员从A到B的过程中，滑道与水平方向之间的夹角逐渐减小，则重力沿斜面向下的分力逐渐减小，运动员的速率不变，则运动员沿滑道方向的合外力始终等于0，所以滑动摩擦力也逐渐减小，故B错误；
C.滑雪运动员的速率不变则动能不变，由动能定理可知，合外力对运动员做功为0，故C正确；
D.运动员从A到B下滑过程中的动能不变而重力势能减小，所以机械能减小，故D错误。
故选C。
9.【答案】C
【解析】解：物体受重力和拉力，根据牛顿第二定律有：mg−F=ma
解得：F=m(g−a)=1×(10−7)N=3N
拉力的功为：WF=−Fh=3N×5m=−15J
根据功能原理，除重力以外的力所做的功等于机械能的变化量，所以机械能的变化量：ΔE=WF=−15J，故ABD错误，C正确。
故选：C。
根据牛顿第二定律求解拉力大小，根据W=Fscsθ求解拉力功，根据功能原理求机械能的变化量。
本题关键是明确物体的运动规律，根据牛顿第二定律求解出拉力，最后结合各种功能关系列式求解，不难，特别注意机械能增加量等于除重力外其余力的功。
10.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了万有引力定律的应用，掌握万有引力与重力的关系，注意地球两极与赤道的重力的区别，知道密度表达式。
根据万有引力等于重力，则可列出物体在两极的表达式，在赤道处，万有引力等于重力与向心力力之和，列式综合可求得地球的质量，最后由密度公式，即可求解。
【解答】
设地球半径为R，在两极，万有引力等于重力，则有：
mg0=GMmR2，
由此可得地球质量为：M=g0R2G，
在赤道处，万有引力等于重力与向心力之和，则有：
GMmR2=m2πT2R+mg，
地球的密度为：ρ=MV=M43πR3，
联立解得：ρ=3πg0GT2(g0−g)，故B正确，ACD错误；
11.【答案】D
【解析】解：AB、v−t图象的斜率表示加速度，根据牛顿第二定律得：
上升过程有：mg+f=ma上
下降过程有：mg−f=ma下
又有f=kv，可得：
a上=g+kvm，则上升过程中，随着v的减小，a减小；
a下=g−kvm，则下降过程中，a随速度的增大而减小。故v−t图象的斜率是一直减小的，故AB错误；
CD、由动能定理得：
上升过程有：ΔEk=−(mg+kv)Δh，v减小，Ek−h图象随着h的增加应是斜率的绝对值逐渐减小的曲线，即图像为向上弯曲的曲线；
下降过程有：ΔEk=(mg−kv)Δh，v增大，Ek−h图象随着h的减小应是斜率逐渐减小的曲线，即图像为向下弯曲的曲线，故C错误，D正确。
故选：D。
v−t图象的斜率表示加速度，而加速度可根据牛顿第二定律分析；根据动能定理分析Ek−h图象的斜率如何变化，从而判断各个图象的对错。
解决本题的关键要根据物理规律分析图象的斜率变化情况，要掌握牛顿第二定律、动能定理，并能熟练运用。
12.【答案】A
【解析】解：人从滑梯由静止滑到滑梯末端速度为v，
根据机械能守恒定律可知mgH=12mv2，
代入数据解得v=4 5m/s
从滑梯末端水平飞出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，
根据h=12gt2可知落水时间为
t= 2hg= 2×110s= 15s
水平方向做匀速直线运动，则人的落水点距离滑梯末端的水平距离为
x=vt=4 5× 15m=4.0m，故A正确，BCD错误；
故选：A。
根据机械能守恒定律计算达到滑梯末端时的速度的大小，再根据平抛运动规律计算人的落水点到滑梯末端的水平距离。
本题关键是分析清楚物体的运动规律，也可以对全过程运用机械能守恒定律和平抛运动的规律列式求解。
13.【答案】更显著 变小
【解析】解：当物体以光速高速运动时，此时会产生一些可观测的奇妙的效应，即相对论效应，因此如果光速只有c3甚至更小，相对论效应更显著。
根据牛顿力学公式可知：万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方，用公式表达为：F=Gm1m2r2，引力常量G作为乘数，其常量G变大，即Gm1m2变大，但是它们的距离r不变，则万有引力F会变大，从而导致牛顿力学的适用范围变小。
故答案为：更显著，变小。
当物体高速运动时(光速)，会产生一些可观测的奇妙的效应，即相对论效应，则如果光速只有c3甚至更小，相对论效应更显著。
据牛顿力学关于万有引力的公式：F=Gm1m2r2即可推断
解题关键是理解相对论时空观；理解光速越小，相对论效应越显著。解题关键是能够正确写出牛顿力学关于万有引力的公式，根据公式即可求解。
14.【答案】81×10−8
【解析】解：根据电场强度的定义可知，a点电场强度：E=Fq=4×10−85×10−9N/C=8N/C。
根据点电荷电场强度的决定式可知，E=kQr2，距离点电荷Q为2r的B点的电场强度大小为A点的四分之一，E′=2N/C。所以q在B点受到的电场力F′=E′q=2×5×10−9N=1×10−8N。
故答案为：8，1×10−8。
根据电场强度的定义求解A点的电场强度。根据点电荷场强的决定式求解B点的电场强度，然后再根据F=Eq求电荷q在B点受到的电场力。
本题考查了电场强度的定义式和点电荷电场强度的决定式，分清两者的区别是解题的关键。
15.【答案】150 300
【解析】解：前3s内物体下落的高度h=12gt2=12×10×32m=45m
前3s内重力对物体所做的功W=mgh=1×10×45J=450J
前3s内重力对物体做功的平均功率为P−=Wt=4503W=150W
3s末物体的运动速度v=gt=10×3m/s=30m/s
3s末重力对物体做功的瞬时功率P′=mgv=1×10×30W=300W
故答案为：150；300
根据运动学公式求得下降的高度和速度，根据P=Wt计算平均功率；根据P=Fv求解瞬时功率．
本题关键明确瞬时功率和平均功率的区别和求解方法，基础题．
16.【答案】不重合 π8
【解析】解：根据人造卫星运行知识可知，是万有引力提供向心力使人造卫星等航天器必须以地心为圆心做匀速圆周运动，如果“神舟”十四号飞船轨道和赤道平面重合，在地面观测的飞船在轨运行图应该是直线，并且和赤道重合，而实际“神舟”十四号飞船在轨运行图的“轨迹”是曲线，并且跨越了不同纬度，所以飞船运动轨道面与赤道面不重合；
由于航天器必须以地心为圆心做匀速圆周运动，飞船运动轨道面与赤道面不重合，则轨道面与赤道面有一个夹角，当飞船连续两次沿着同一方向经过同一个纬度圈上空时，必然用了一个周期的时间，即为1.5h，地球自转周期为24h，所以这1.5h地球转过的角度θ=2πTt=2π24×1.5=π8。
故答案为：不重合；π8。
根据“神舟”十四号飞船在轨运行图，它跨越了不同纬度，从而判断飞船运动轨道面与赤道面是否重合；飞船先后经过同一纬度上a、b两位置，说明飞船正好运行一个周期的时间，再根据地球自转周期来求解地球自转转过的角度。
解决本题要了解人造天体绕地球运行的基本规律，平时我们所说人造天体绕地球做匀速圆周运动是以地心为参考系的，而本题“神舟”十四号飞船在轨运行图是以地面为参考系的，理解本图形成的原因是解题的关键。
17.【答案】vg (3v2g,0)
【解析】解：(1)设正方形的边长为s，竖直方向做竖直上抛运动，v=gt1，则小球从O到M点运动的时间为t1=vg
2s=v2t1，解得s=v24g
(2)水平方向做匀加速直线运动，有：3s=12at12
由竖直方向的对称性可知，小球再经过t1到x轴，所以回到x轴时落到x=12a(2t1)2=12s=3v2g处，位置N的坐标为(3v2g,0)。
故答案为：vg，(3v2g,0)
(1)根据运动的分解，结合运动学公式，即可求解；
(2)根据竖直方向的对称性，结合水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，从而即可求解；
考查运动学公式，掌握运动的合成与分解的应用，注意竖直上抛的对称性，理解牛顿第二定律的应用。
18.【答案】ω=dLΔt 1Δt2 滑块与杆之间有摩擦
【解析】解：(1)滑块通过光电门时的线速度大小为：v=dΔt
滑块通过光电门时的角速度为：ω=vL
联立解得：ω=dLΔt
(2)根据F=mω2L代入角速度表达式，得：F=md2L×1Δt2
故图线应以1Δt2为横轴；
图线不过坐标原点的原因可能是滑块与杆之间有摩擦。
故答案为：(1)ω=dLΔt；(2)1Δt2；滑块与杆之间有摩擦。
(1)根据匀变速直线运动的特点得出线速度，结合公式计算出角速度；
(2)利用向心力公式得出F的表达式，同时分析出图线不过原点的原因。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，根据实验原理理解正确的实验方法，结合向心力公式和图像的斜率即可完成分析。
19.【答案】解：(1)物块从B到C的过程根据机械能守恒定律
mgh=12mvB2
解得：h=1.8m
(2)物体从A到B的过程，根据速度与位移的关系
a=vB22xAB=6×62×15m/s2=1.2m/s2
物体从B到D，根据速度与位移的关系
a1=vB22xBD=6×62×4.5m/s2=4m/s2
根据牛顿第二定律
μmg=ma1
解得：μ=0.4
则物块从A到B的过程，根据牛顿第二定律可得：
Fcs37∘−μ(mg−Fsin37∘)=ma
解得：m=2kg
(3)结合上述计算结果得知：物块返回恰好停在D点，若要越过D点，需要减小物体的质量，即减小摩擦力作用，增大物体在A到B的运动过程中的加速度，增大运动到B点速度，所以质量应满足m1<2kg
其次，物体需要沿水平地面运动，所以在A到B的过程中不能离开地面
Fsin37∘≤m2g
解得m2=0.6kg
综上所述，物块质量需要满足
0.6kg
(2)物体从A向B运动时的加速度为1.2m/s2，物体的质量为2kg；
(3)若要使物体返回后越过D点停下，物体的质量应满足0.6kg
(2)根据运动学公式结合牛顿第二定律得出物块的加速度和质量；
(3)减小物体的质量，物体加速后获得的动能变大，物体返回时就会越过D点，但根据题意，物体沿水平面加速，即加速时物体不可以离地，得出最小质量即可得到质量的范围．
本题主要考查了动能定理的相关应用，根据动能定理列式得出物块的速度，结合牛顿第二定律即可完成分析。
20.【答案】解：(1)正点电荷周围电场强度(带箭头)和电势(无箭头的同心圆)的分布情况如图所示，
电场强度离点电荷越远，电场强度越小。以点电荷为圆心的同心圆是等势面。
(2)设Aa=ab=bc=x，则有：φa=kQx，φb=kQ2x，φc=kQ3x
所以：Uab=φa−φb=kQ2x，Ubc=φb−φc=kQ6x
故：Uab>Ubc
(3)由题意知，检验电荷B仅在电场力作用下以大小为v1的速度正对A运动，距离最小时，检验电荷B的速度为零，所以由能量守恒定律得：12mv12=qφ2−qφ1=kqQr2−kqQr1
解得最小距离为：r2=2kQqr12kQq+mr1v12
(4)类比点电荷，越靠近场源电荷，受到的库仑力越大，则越靠近山顶，偏转角度越大，即大致轨迹如图所示，
答：(1)电场强度和电势的分布情况见解析；
(2)比较ab间电势差Uab与bc间电势差Ubc的大小关系为Uab>Ubc；
(3)运动过程中检验电荷B与点电荷A之间的最小距离为2kQqr12kQq+mr1v12；
(4)画出5个小球接下来的大致运动轨迹见解析。
【解析】(1)电场强度离点电荷越远，电场强度越小；等势面是以点电荷为圆心的同心圆，由此作图；
(2)根据电势的公式及电势差的定义，写出各点之间的电势差，然后进行解答；
(3)由能量守恒定律即电势能与机械能的和不变，求解最小距离；
(4)类比点电荷，越靠近场源电荷，受到的库仑力越大，则越靠近山顶，偏转角度越大，由此作图。
本题主要是考查电场强度、电势差大小的计算，以及利用类比法分析等高线的分布情况，掌握电场强度的计算公式、电势的计算公式以及电势差与电势的关系是解答本题的关键。
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