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2022-2023学年广东省梅州市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年广东省梅州市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，说法正确的是( )
A. 牛顿发现了万有引力定律
B. 开普勒用实验精确测出了万有引力常量G
C. 哥白尼根据电磁场理论预言了电磁波的存在
D. 爱因斯坦发现了行星运动的规律
2.花样滑冰是一个极具观赏性的比赛项目，在2022年北京冬奥会上，隋文静和韩聪的双人滑完美发挥摘得冠军，其中有一个精彩的场面，如图所示，韩聪拉着隋文静的手，使隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，则在这个过程中( )
A. 隋文静所受到的合外力为零
B. 隋文静的加速度大小会改变
C. 隋文静的线速度不变
D. 隋文静的动能不变
3.通过“寻找最美乡村教师”的大型公益活动，我们知道了乡村教师在艰苦环境下无私奉献、甘为人梯的感人事迹。其中，有“摆渡教师”每天划船接送学生上下学，我们把教师摆渡的情景简化为小船渡河的模型(如图所示)。若已知小河两岸简化为平直的两岸，宽为200m，河水流速为1m/s，船在静水中的速度为2m/s，则下列说法正确的是( )
A. 船渡河的最短时间为100s
B. 船无法到达正对岸
C. 若船头指向正对岸渡河，则船渡河的轨迹为曲线
D. 若仅增大河水流动的速度，则船渡河的最短时间将变大
4.如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，小车以速率vA水平向左做匀速直线运动，绳子跨过定滑轮拉着物体B竖直上升，下列判断正确的是( )
A. 物体B竖直向上做匀速直线运动
B. 小车与物体B之间的速率关系是vA=vB
C. 当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ时，物体B的速度为vB=vAcsθ
D. 当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ时，物体B的速度为vB=vAcsθ
5.如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一硬币被甩到桶壁上，随桶壁一起做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是( )
A. 硬币受重力、弹力、摩擦力和向心力4个力的作用
B. 硬币随脱水筒做圆周运动所需的向心力由硬币受到的重力提供
C. 若洗衣机的脱水筒转动得越快，硬币与桶壁间的弹力就越大
D. 若洗衣机的脱水筒转动得越快，硬币与桶壁间的摩擦力就越大
6.为了刺激旅游业，也为了给游客带来更多的乐趣，景区的基础设施建设不断完善，高山旅游也不那么辛苦了，比如去张家界游玩的游客可以坐百龙电梯上山，如图所示.若忽略空气阻力，对于游客坐百龙电梯上山的全过程，下列说法中正确的是( )
A. 游客一直处于超重状态
B. 游客的重力势能一直增大
C. 游客的动能一直增加
D. 游客的机械能守恒
7.新能源汽车是低碳发展观念下的新型动力汽车，能够不依赖于传统能源.如图所示，某款新能源汽车能输出的最大功率为P，试车员在某段平直路面上以恒定加速度a由静止开始启动汽车，汽车受到的阻力恒为f，试车员和汽车的总质量为m，从启动到以最大功率匀速行驶的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 该车所受牵引力一直不变
B. 该车的最大速度为Pf
C. 该车在到达匀速行驶前，一直做匀加速直线运动
D. 该车刚达到最大功率时的速度为Pf
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明.如图为某水车模型，水流从轮圆心O的正上方的槽口以速度v0水平流出，恰好垂直落在与水平面成θ角的水轮叶面上，落点到水轮圆心间的距离为R.在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，忽略空气阻力，有关水车及从槽口流出的水，以下说法正确的是( )
A. 水流在空中运动时间为Rcsθv0
B. 水流在空中运动时间为v0gtanθ
C. 水车最大线速度接近v0csθ
D. 水车最大线速度接近v0sinθ
9.2023年5月30日，“神舟十六号”载人飞船与“天和”核心舱成功对接，我国六名航天员在空间站胜利“太空会师”，图甲为会师的合影，向世界展示了中国航天工程的卓越能力。对接变轨过程简化为如图乙所示，对接前，飞船沿圆轨道Ⅰ运行，核心舱在离地面约400km高度的圆轨道Ⅲ运行；飞船从圆轨道Ⅰ先变轨到椭圆轨道Ⅱ，再经过调整与核心舱完成对接，对接后共同沿轨道Ⅲ做匀速圆周运动。则下列说法中正确的是( )
A. 在运行的核心舱内，悬浮的航天员处于失重状态
B. 飞船在圆轨道Ⅰ运行的速度小于在圆轨道Ⅲ运行的速度
C. 飞船在圆轨道Ⅰ运行经过M点的加速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点的加速度
D. 飞船从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，需在M点点火加速
10.如图所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处，滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块，通过传感器测量滑块的速度和离地高度h，并作出滑块的Ek−h图象，其中高度从0.2m上升到0.35m范围内图像为直线，其余部分为曲线，以地面为零势能面，由图像可知( )
A. 弹簧最大弹性势能为0.5J
B. 轻弹簧原长为0.1m
C. 当高度为0.2m时，弹簧的弹性势能最小
D. 小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增大
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某小组在做“研究平抛运动”的实验时，用如图甲所示的实验装置研究平抛运动的轨迹。
(1)下列器材中必需的测量仪器是______。
A.刻度尺
B.秒表
C.天平
(2)为了能较准确地描绘平抛运动的轨迹，实验时，让小球多次沿同一轨道运动，且需要进行如下操作：
①通过调节使斜槽的末端保持水平
②每次释放小球的位置必须______(选填“相同”或“不同”)。
③每次必须由静止释放小球
④小球运动时不应与木板上的白纸相接触
⑤将小球的位置记录在白纸上后，将白纸上的点连成光滑曲线
(3)由乙图可知小球由A到B的运动时间与由B到C的运动时间______(选填“相同”或“不同”)。
12.某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。
(1)铁架台放在水平台面上，上端固定电磁铁，电磁铁正下方安装一个位置可上下调节的光电门。
(2)某同学进行如下操作：
①用天平测定小钢球的质量为m=10g；
②用仪器测出小钢球的直径为d；
③接通电磁铁的开关，让小钢球吸在下端；
④刻度尺的“0”刻度线正对着小球的球心，测出小球与光电门间的高度差为h，如图乙中的标注线，则高度差h=______ cm；
⑤电磁铁断电，小钢球自由下落；
⑥小钢球经过光电门，计时装置记下小钢球经过光电门所用时间为t，由此可计算出小钢球经过光电门时的速度为v=______(用题中给出的物理量符号表示)；
⑦若测得d=9.70mm，t=2.50×10−3s，计算此过程中小钢球重力势能的减少量为______ J，小钢球动能的增加量为______J(重力加速度取g=9.8m/s2，结果均保留三位小数)；
(3)该同学分析实验数据，发现小钢球动能的增加量总是小于小钢球的重力势能减少量，请简要说明可能原因______。
四、简答题：本大题共3小题，共9分。
13.当灾害发生时，有时会利用无人机运送救灾物资。如图所示，一架无人机正准备向受灾人员空投急救用品，急救用品的底面离水面高度h=5m。无人机以v0=10m/s的速度水平匀速飞行.若空气阻力忽略不计，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)为了使投下的急救用品落在指定地点，无人机应该在离指定地点水平距离多远的地方进行投放？
(2)投放的急救用品刚落到水面上时，速度的大小是多少？
14.冰壶比赛在1998年被列入冬奥会、冰壶比赛的场地如图所示，在某次比赛时，运动员在水平冰面上，从起滑架处用水平向右的恒力F推着冰壶由静止开始沿图中虚线向右滑行，经过时间10s到投掷线，在投掷线AB的C处放手让冰壶以v0=2m/s的速度掷出，使冰壶向营垒的圆心O滑行。已知冰壶的质量m=20kg，CO的距离为L=30m，冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ=0.008，取g=10m/s2，不计冰壶自身的大小，求：
(1)冰壶停止的位置距离营垒的圆心O点多远；
(2)运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小到0.004，若要使冰壶能够沿虚线恰好到达圆心O点，则运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少。
15.如图所示，以A、B为端点、半径为R=0.8m的14光滑圆弧轨道固定在地面上，一质量为M=2kg的长木板静止在光滑水平地面上，其左端紧靠着圆弧轨道，且其上表面与圆弧轨道末端B相切，长木板足够长，离长木板右端s=0.6m处有一竖直固定的挡板.质量m=2kg的物块从端点A由静止滑下，经B滑上长木板，已知物块与长木板之间的动摩擦因数μ1=0.4，取g=10m/s2，在整个过程中物块可视作质点，求：
(1)物块滑到B点时的速度大小；
(2)长木板与挡板碰撞前瞬间物块的速度大小；
(3)若水平地面与长木板之间的动摩擦因数为μ2=0.15，长木板长度L=2m，则判断长木板会不会与挡板发生碰撞？
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：AB.牛顿发现了万有引力定律，之后卡文迪什用扭秤实验精确测出了万有引力常量G，故A正确，B错误；
C.由物理学史可知，麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，故C错误；
D.由物理学史可知，开普勒发现了行星运动的规律，故D错误。
故选：A。
本题是物理学史问题，应抓住牛顿、卡文迪什、开普勒等人的物理学成就进行解答。
本题考查物理学史，属于常识性问题，关键平时要加强记忆，注重积累。
2.【答案】D
【解析】解：A.隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，不是处于平衡状态，则隋文静所受到的合外力不为零，合外力提供向心力，且合外力方向时刻指向圆心，合外力是一个变力，故A错误；
B.隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，则隋文静的加速度大小不变，方向始终指向圆心，故B错误；
C.隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，则隋文静的线速度大小不变，方向时刻改变，故C错误；
D.隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，则隋文静的线速度大小不变，方向时刻改变，但动能只与速度大小有关，则隋文静的动能不变，故D正确。
故选：D。
做匀速圆周运动的物体，合外力提供向心力；做匀速圆周运动的物体，向心加速度大小不变，方向时刻变化；做匀速圆周运动的物体，线速度的大小不变，方向时刻变化；根据动能的表达式可以判断隋文静的动能变化情况。
熟练掌握匀速圆周运动中线速度、向心加速度等物理概念，即可轻松解答本题。
3.【答案】A
【解析】解：A.当船头垂直指向河岸时，渡河时间最短，船渡河的最短时间为
tmin=dvc=2002s=100s
故A正确；
B.因船的静水速度大于河水流速，则合速度方向可垂直河对岸，即船能到达正对岸，故B错误；
C.若船头指向正对岸渡河，则沿垂直河岸方向和水流方向的分运动都是匀速运动，则两个匀速直线运动的合运动为直线运动，则船渡河的轨迹为直线，故C错误；
D.船渡河的最短时间只由船速和河宽来决定，与水流速度无关，故D错误。
故选：A。
当船头垂直河岸过河时，过河时间最短，且过河时间是由河宽和船速决定的；两个匀速直线运动的合运动是匀速直线运动；当船速大于河水速度的时候，可以到达正对岸；
小船过河问题有两种情况，一是最短时间过河，一个是最小位移过河，要熟练掌握。
4.【答案】C
【解析】解：绳子与水平方向的夹角为θ，将小车的速度分解为沿绳子方向的分速度和垂直于绳子方向的分速度，如图：
沿绳方向的分速度大小即为B物体上升的速度大小，则
vB=vAcsθ
随小车向左运动，θ角减小，则物体B竖直向上做加速运动。故C正确，ABD错误。
故选：C。
将小车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度等于A的速度，根据平行四边形定则判断出A的速度变化，从而得出A的加速度方向，根据牛顿第二定律判断拉力和重力的大小关系。
解决本题的关键知道小车沿绳子方向的分速度等于物体A的速度，根据平行四边形定则进行分析。
5.【答案】C
【解析】解：AB、硬币受到重力、弹力、摩擦力3个力的作用，其中重力和摩擦力平衡，弹力充当作圆周运动所需的的向心力，故AB错误；
C、根据FN=mω2r可知，若洗衣机的脱水筒转动得越快，角速度越大，硬币与桶壁间的弹力就越大，故C正确；
D、硬币与桶壁间的摩擦力与重力平衡，即f=mg，则若洗衣机的脱水筒转动得越快，硬币与桶壁间的摩擦力不变，故D错误。
故选：C。
硬币受重力、静摩擦力和弹力三个力作用，在水平面内做匀速圆周运动，桶壁对硬币的弹力提供向心力，竖直方向受力平衡，由此分析。
本题考查圆周运动的知识，解答此类问题的关键是能够对物体进行受力分析，确定哪些力的合力或哪个力的分力提供向心力，根据向心力的知识进行解答。
6.【答案】B
【解析】解：A.游客加速上升时，加速度向上，处于超重状态，减速上升时，加速度向下，处于失重状态，故A错误；
B.游客的高度一直增加，则重力势能一直增大，故B正确；
C.游客先加速后减速，速度先增加后减小，则动能先增加后减小，故C错误；
D.电梯一直对人做正功，游客的机械能一直增加，所以游客的机械能不守恒，故D错误。
故选：B。
分析游客的运动过程，根据超重和失重的条件分析判断；坐电梯上山时根据高度变化判定重力势能的变化；分析游客的运动过程，从而判断动能的变化；根据机械能守恒条件判断。
本题主要是考查功能关系，解答本题的关键是弄清楚游客坐电梯上山时、坐溜索下山时的受力情况、运动情况，能够分析重力势能、动能的变化情况。
7.【答案】B
【解析】解：A、汽车以恒定的加速度启动，则由牛顿第二定律有F−f=ma，得F=f+ma，可知此过程汽车的牵引力不变。
汽车的实际功率为P实=Fv，v=at，由此可知，汽车的实际功率随速度的增大而增大，当实际功率等于额定功率后，汽车牵引力的功率不再发生变化，此刻有P=Fv，此后汽车的牵引力随速度的增加而减小，直到牵引力的大小等于阻力后，汽车开始做匀速直线运动，所以该车所受牵引力先不变，后减小，再不变，故A错误；
B、当实际功率等于额定功率后，牵引力和阻力相等时，速度最大，该车的最大速度为vm=PF′=Pf，故B正确；
C、该车在到达匀速行驶前，先做匀加速直线运动，后加速度逐渐减小的变加速直线运动，故C错误；
D、该车刚达到最大功率时匀加速直线运动的速度达到最大，且为v=PF=Pf+mav=Pf+ma，故D错误。
故选：B。
汽车以恒定的加速度启动，根据牛顿第二定律列式分析牵引力的变化情况，当实际功率等于额定功率后，牵引力和阻力相等时，速度最大，由P=Fv求最大速度。当实际功率等于额定功率后，根据P=Fv和牛顿第二定律相结合分析汽车的运动情况，由P=Fv求出匀加速直线运动的最大速度。
本题考查机车启动问题，关键要明确汽车的受力情况，确定其运动过程，搞清速度最大的临界条件，运用牛顿第二定律、运动学公式和功率公式P=Fv相结合解答。
8.【答案】BD
【解析】解：AB.根据平抛运动规律可得，水流垂直落在与水平面成θ角的水轮叶面上，水平方向速度和竖直方向速度满足
tanθ=v0gt
解得
t=v0gtanθ
故A错误，B正确；
CD.因为轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，则水车最大线速度接近
v=v0sinθ
故C错误，D正确。
故选：BD。
根据速度分解可解竖直方向速度从而计算时间；水流下落做平抛运动，根据线速度的公式求解。
研究平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，通过运动学的基本公式解题，本题难度适中。
9.【答案】AD
【解析】解：A.在运行的核心舱内，悬浮的航天员受到万有引力提供所需的向心力，处于失重状态，故A正确；
B.飞船绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得：GMmr2=mv2r，解得：v= GMr∝ 1r，飞船在圆轨道Ⅰ的轨道半径小于圆轨道Ⅲ轨道半径，可知飞船在圆轨道Ⅰ运行的速度大于在圆轨道Ⅲ运行的速度，故B错误；
C.根据牛顿第二定律可得：GMmr2=ma，解得：a=GMr2，由于M、r都相同，可知飞船在圆轨道Ⅰ运行经过M点的加速度等于在轨道Ⅱ运行经过M点的加速度，故C错误；
D.飞船从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，需在M点点火加速，做离心运动，故D正确。
故选：AD。
悬浮的航天员受到万有引力提供所需的向心力，处于失重状态；根据万有引力提供向心力得到线速度表达式进行分析；根据牛顿第二定律分析加速度大小；根据变轨原理分析D选项。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握变轨原理。
10.【答案】ACD
【解析】解：A、在从0.2m上升到0.35m范围内，此过程为竖直上抛运动，根据系统机械能守恒得：ΔEk=ΔEp=mgΔh1
图线的斜率绝对值为：k=ΔEkΔh1=−0.2N=2N=mg
根据机械能守恒可知，当滑块上升至最大高度时，增加的重力势能等于弹簧最大弹性势能，所以有
Ep=mgΔh=0.2×10×(0.35−0.1)J=0.5J，故A正确；
BC、高度从0.2m上升到0.35m范围内图像为直线，此过程为竖直上抛运动，可知轻弹簧原长为0.2m，此位置弹簧的弹性势能最小为0，故B错误，C正确；
D、小滑块的动能先增大后减小，由系统机械能守恒可知，小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增大，故D正确。
故选：ACD。
滑块上升过程中，第一个阶段弹簧的弹性势能转化为滑块的重力势能和动能，第二阶段弹簧的弹性势能与滑块的动能转化为滑块的重力势能，第三阶段弹簧恢复原长后，物块的动能转化为重力势能，直到最高点。根据能量转化的情况，结合图像列出关系式可求解。
解决该题的关键是掌握小滑块的整个运动过程，知道图像为直线的这段过程是小滑块离开弹簧在空中减速运动的过程，能推出弹簧的原长。
11.【答案】A 相同 相同
【解析】解：(1)该实验中需要用刻度尺测量水平和竖直位移，所以必需的测量仪器是刻度尺，不需要使用天平和秒表，故A正确，BC错误；
故选：A。
(2)为了保证小球每次离开斜槽末端的速度相等，每次释放小球的位置必须相同；
小球由A到B的水平位移等于由B到C的水平位移，根据
x=v0t
可知A到B的时间等于B到C的时间。
故答案为：(1)A；(2)相同；(3)相同。
(1)根据实验原理选择需要使用的实验器材；
(2)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(3)根据平抛运动在水平方向上的运动特点得出运动时间的大小关系。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合平抛运动的特点即可完成分析。
12.【答案】78.00dt 小钢球下落过程中克服阻力做功
【解析】解：(2)④刻度尺的最小分度为0.1cm，由图乙可知h=78.00cm
⑥小钢球经过光电门时的速度为v=dt
⑦小钢球重力势能的减小量
ΔEp=mgh=10×10−3×9.8×78.00×10−2J=0.076J
小钢球质量m=10mg=0.01kg，小钢球动能的增加量为
ΔEk=12mv2=12m(dt)2=12×0.01×(9.70×10−32.50×10−3)2J=0.075J
(3)由于小钢球下落过程中克服阻力做功，使小钢球动能的增加量总是小于小钢球的重力势能减少量。
故答案为：(2)④78.00；⑥dt；⑦0.076；0.075；(3)小钢球下落过程中克服阻力做功。
(2)④刻度尺的最小分度为1mm，要估读到0.1mm；
⑥根据公式v=dt求小钢球经过光电门时的速度；
⑦根据重力势能的定义式求解重力势能的减小量；根据动能的定义式求动能的增加量；
(3)小钢球下落过程中克服阻力做功，据此分析作答。
本题考查了用落体法来验证机械能守恒定律，关键是根据实验的原理求解重力势能的减小量和动能的增加量，并能正确地进行实验误差分析。
13.【答案】解：(1)急救用品做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，有
h=12gt2
可得
t= 2hg= 2×510s=1s
急救用品在水平方向上做匀速直线运动，则有
x=v0t=10×1m=10m
(2)急救用品落到水面上时竖直方向速度的大小为
vy=gt=10×1m/s=10m/s
急救用品落到水面上时，速度的大小为
v= v02+vy2= 102+102m/s=10 2m/s
答：(1)人机应该在离指定地点水平距离10m远的地方进行投放；
(2)投放的急救用品刚落到水面上时，速度的大小是10 2m/s。
【解析】急救用品离开无人机后做平抛运动，根据急救用品竖直方向做自由落体运动求解急救用品下落的时间，根据急救用品水平方向做匀速直线运动求解水平距离；根据运动的合成与分解求解急救用品落到水面上时速度的大小。
本题主要是考查了平抛运动规律的应用，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，能够根据平抛运动的规律结合运动学公式解答。
14.【答案】解：(1)由题可知，冰壶以v0=2m/s的速度掷出，
根据牛顿第二定律可得：μmg=ma
解得：a=μg=0.008×10m/s2=0.08m/s2
即冰壶做初速度为v0=2m/s，加速度大小为a=0.08m/s2的匀减速直线运动
根据运动学公式可得：−2as=0−v02
解得：s=v022a=222×0.08m=25m
则冰壶停止的位置与营垒的圆心O点的距离为：Δx=L−s=30m−25m=5m
即冰壶停止的位置距离营垒的圆心O点25m；
(2)要使冰壶能够沿虚线恰好到达圆心O点，设冰壶在未被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为x1，在被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为x2，则有：x1+x2=L=30m
由动能定理得：−μmgx1−μ′mgx2=0−12mv02
则：x1=L−x2
−μmg(L−x2)−μ′mgx2=0−12mv02
代入数据有：
−0.008×20kg×10m/s2×(30m−x2)−0.004×20kg×10m/s2⋅x2=−12×20kg×(2m/s)2
解得：x2=10m
即运动员用毛刷擦冰面的长度应为10m。
答：(1)冰壶停止的位置距离营垒的圆心O点25m；
(2)运动员用毛刷擦冰面的长度应为10m。
【解析】(1)分析题意可得，冰壶做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可求冰壶做匀减速运动的加速度，再根据速度-位移公式，可以求得冰壶匀减速直线运动的位移，进而可求冰壶停止的位置与营垒的圆心O点的距离；
(2)根据位移差关系，结合动能定理求解即可。
解题关键是能够正确分析冰壶的运动过程，结合匀变速直线运动的运动学公式、动能定理求解即可。
15.【答案】解：(1)滑块从A到B由机械能守恒定律：mgR=12mv02
代入数据解得：v0=4m/s
(2)滑块滑上长木板后，长木板做加速运动，两者共速时有：mv0=(M+m)v1
解得：v1=2m/s
对木板，从滑块滑上到共速由动能定理：μ1mgx=12Mv12
解得木板的位移：x=0.5m滑块与木板共速时，木板还没有与挡板相碰，以后木板和木块匀速运动以2m/s的速度与挡板相碰。
(3)滑块滑上长木板后，长木板加速运动的加速度：a1=F合M=μ1mg−μ2(m+M)gM
代入数据得到：a1=2m/s2
滑块减速运动的加速度：a2=μ1mgm
代入得到：a2=4m/s2
设经过时间t，滑块与长木板共速为v，则有：v=v0−a2t=a1t
代入数据解得：t=23s，v=43m/s
此时物块在长木板上滑动的距离：Δx=v0+v2t−v2t=4+432×23m−432×23m=43m即此时木块没有滑离长木板
木板的位移：x1=v2t=432×23m=49m木板与挡板未相撞，以后两者以共同加速度：a3=μ2g=0.15×10m/s2=1.5m/s2
做减速运动速度减为零时的位移：x2=v22a3=(43)22×1.3m=1627m
因x1+x2=49m+1627m=2827m>L=0.6m
可知木板能与挡板相碰。
答：(1)物块滑到B点时的速度大小为4m/s；
(2)长木板与挡板碰撞前瞬间物块的速度大小为2m/s；
(3)长木板会与挡板相撞。
【解析】(1)根据机械能守恒定律求解物块滑到B点的速度v0大小；
(2)由动量守恒定律和动能定理求出滑块与木板共速时的位移，判断木板与挡板碰撞是在共速前还是共速后，然后求解木板与挡板碰撞的速度；
(3)求出滑块第一次与长木板共速时二者相对滑动距离及木板的距离，判断是否滑下或与挡板碰撞。之后二者与共同速度减速，求出减速到零的位移。从而判断与挡板是否相撞。
本题主要是考查了动量守恒定律和能量守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用(或合外力为零)。至于最后一问地面有摩擦时，判断是否与挡板相撞，这要分析清楚两物体的运动状态，求出各段位移和相对位移之后进行判断，这是动力学内容。
1.在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，说法正确的是( )
A. 牛顿发现了万有引力定律
B. 开普勒用实验精确测出了万有引力常量G
C. 哥白尼根据电磁场理论预言了电磁波的存在
D. 爱因斯坦发现了行星运动的规律
2.花样滑冰是一个极具观赏性的比赛项目，在2022年北京冬奥会上，隋文静和韩聪的双人滑完美发挥摘得冠军，其中有一个精彩的场面，如图所示，韩聪拉着隋文静的手，使隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，则在这个过程中( )
A. 隋文静所受到的合外力为零
B. 隋文静的加速度大小会改变
C. 隋文静的线速度不变
D. 隋文静的动能不变
3.通过“寻找最美乡村教师”的大型公益活动，我们知道了乡村教师在艰苦环境下无私奉献、甘为人梯的感人事迹。其中，有“摆渡教师”每天划船接送学生上下学，我们把教师摆渡的情景简化为小船渡河的模型(如图所示)。若已知小河两岸简化为平直的两岸，宽为200m，河水流速为1m/s，船在静水中的速度为2m/s，则下列说法正确的是( )
A. 船渡河的最短时间为100s
B. 船无法到达正对岸
C. 若船头指向正对岸渡河，则船渡河的轨迹为曲线
D. 若仅增大河水流动的速度，则船渡河的最短时间将变大
4.如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，小车以速率vA水平向左做匀速直线运动，绳子跨过定滑轮拉着物体B竖直上升，下列判断正确的是( )
A. 物体B竖直向上做匀速直线运动
B. 小车与物体B之间的速率关系是vA=vB
C. 当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ时，物体B的速度为vB=vAcsθ
D. 当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ时，物体B的速度为vB=vAcsθ
5.如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一硬币被甩到桶壁上，随桶壁一起做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是( )
A. 硬币受重力、弹力、摩擦力和向心力4个力的作用
B. 硬币随脱水筒做圆周运动所需的向心力由硬币受到的重力提供
C. 若洗衣机的脱水筒转动得越快，硬币与桶壁间的弹力就越大
D. 若洗衣机的脱水筒转动得越快，硬币与桶壁间的摩擦力就越大
6.为了刺激旅游业，也为了给游客带来更多的乐趣，景区的基础设施建设不断完善，高山旅游也不那么辛苦了，比如去张家界游玩的游客可以坐百龙电梯上山，如图所示.若忽略空气阻力，对于游客坐百龙电梯上山的全过程，下列说法中正确的是( )
A. 游客一直处于超重状态
B. 游客的重力势能一直增大
C. 游客的动能一直增加
D. 游客的机械能守恒
7.新能源汽车是低碳发展观念下的新型动力汽车，能够不依赖于传统能源.如图所示，某款新能源汽车能输出的最大功率为P，试车员在某段平直路面上以恒定加速度a由静止开始启动汽车，汽车受到的阻力恒为f，试车员和汽车的总质量为m，从启动到以最大功率匀速行驶的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 该车所受牵引力一直不变
B. 该车的最大速度为Pf
C. 该车在到达匀速行驶前，一直做匀加速直线运动
D. 该车刚达到最大功率时的速度为Pf
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明.如图为某水车模型，水流从轮圆心O的正上方的槽口以速度v0水平流出，恰好垂直落在与水平面成θ角的水轮叶面上，落点到水轮圆心间的距离为R.在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，忽略空气阻力，有关水车及从槽口流出的水，以下说法正确的是( )
A. 水流在空中运动时间为Rcsθv0
B. 水流在空中运动时间为v0gtanθ
C. 水车最大线速度接近v0csθ
D. 水车最大线速度接近v0sinθ
9.2023年5月30日，“神舟十六号”载人飞船与“天和”核心舱成功对接，我国六名航天员在空间站胜利“太空会师”，图甲为会师的合影，向世界展示了中国航天工程的卓越能力。对接变轨过程简化为如图乙所示，对接前，飞船沿圆轨道Ⅰ运行，核心舱在离地面约400km高度的圆轨道Ⅲ运行；飞船从圆轨道Ⅰ先变轨到椭圆轨道Ⅱ，再经过调整与核心舱完成对接，对接后共同沿轨道Ⅲ做匀速圆周运动。则下列说法中正确的是( )
A. 在运行的核心舱内，悬浮的航天员处于失重状态
B. 飞船在圆轨道Ⅰ运行的速度小于在圆轨道Ⅲ运行的速度
C. 飞船在圆轨道Ⅰ运行经过M点的加速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点的加速度
D. 飞船从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，需在M点点火加速
10.如图所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处，滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块，通过传感器测量滑块的速度和离地高度h，并作出滑块的Ek−h图象，其中高度从0.2m上升到0.35m范围内图像为直线，其余部分为曲线，以地面为零势能面，由图像可知( )
A. 弹簧最大弹性势能为0.5J
B. 轻弹簧原长为0.1m
C. 当高度为0.2m时，弹簧的弹性势能最小
D. 小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增大
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某小组在做“研究平抛运动”的实验时，用如图甲所示的实验装置研究平抛运动的轨迹。
(1)下列器材中必需的测量仪器是______。
A.刻度尺
B.秒表
C.天平
(2)为了能较准确地描绘平抛运动的轨迹，实验时，让小球多次沿同一轨道运动，且需要进行如下操作：
①通过调节使斜槽的末端保持水平
②每次释放小球的位置必须______(选填“相同”或“不同”)。
③每次必须由静止释放小球
④小球运动时不应与木板上的白纸相接触
⑤将小球的位置记录在白纸上后，将白纸上的点连成光滑曲线
(3)由乙图可知小球由A到B的运动时间与由B到C的运动时间______(选填“相同”或“不同”)。
12.某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。
(1)铁架台放在水平台面上，上端固定电磁铁，电磁铁正下方安装一个位置可上下调节的光电门。
(2)某同学进行如下操作：
①用天平测定小钢球的质量为m=10g；
②用仪器测出小钢球的直径为d；
③接通电磁铁的开关，让小钢球吸在下端；
④刻度尺的“0”刻度线正对着小球的球心，测出小球与光电门间的高度差为h，如图乙中的标注线，则高度差h=______ cm；
⑤电磁铁断电，小钢球自由下落；
⑥小钢球经过光电门，计时装置记下小钢球经过光电门所用时间为t，由此可计算出小钢球经过光电门时的速度为v=______(用题中给出的物理量符号表示)；
⑦若测得d=9.70mm，t=2.50×10−3s，计算此过程中小钢球重力势能的减少量为______ J，小钢球动能的增加量为______J(重力加速度取g=9.8m/s2，结果均保留三位小数)；
(3)该同学分析实验数据，发现小钢球动能的增加量总是小于小钢球的重力势能减少量，请简要说明可能原因______。
四、简答题：本大题共3小题，共9分。
13.当灾害发生时，有时会利用无人机运送救灾物资。如图所示，一架无人机正准备向受灾人员空投急救用品，急救用品的底面离水面高度h=5m。无人机以v0=10m/s的速度水平匀速飞行.若空气阻力忽略不计，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)为了使投下的急救用品落在指定地点，无人机应该在离指定地点水平距离多远的地方进行投放？
(2)投放的急救用品刚落到水面上时，速度的大小是多少？
14.冰壶比赛在1998年被列入冬奥会、冰壶比赛的场地如图所示，在某次比赛时，运动员在水平冰面上，从起滑架处用水平向右的恒力F推着冰壶由静止开始沿图中虚线向右滑行，经过时间10s到投掷线，在投掷线AB的C处放手让冰壶以v0=2m/s的速度掷出，使冰壶向营垒的圆心O滑行。已知冰壶的质量m=20kg，CO的距离为L=30m，冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ=0.008，取g=10m/s2，不计冰壶自身的大小，求：
(1)冰壶停止的位置距离营垒的圆心O点多远；
(2)运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小到0.004，若要使冰壶能够沿虚线恰好到达圆心O点，则运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少。
15.如图所示，以A、B为端点、半径为R=0.8m的14光滑圆弧轨道固定在地面上，一质量为M=2kg的长木板静止在光滑水平地面上，其左端紧靠着圆弧轨道，且其上表面与圆弧轨道末端B相切，长木板足够长，离长木板右端s=0.6m处有一竖直固定的挡板.质量m=2kg的物块从端点A由静止滑下，经B滑上长木板，已知物块与长木板之间的动摩擦因数μ1=0.4，取g=10m/s2，在整个过程中物块可视作质点，求：
(1)物块滑到B点时的速度大小；
(2)长木板与挡板碰撞前瞬间物块的速度大小；
(3)若水平地面与长木板之间的动摩擦因数为μ2=0.15，长木板长度L=2m，则判断长木板会不会与挡板发生碰撞？
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：AB.牛顿发现了万有引力定律，之后卡文迪什用扭秤实验精确测出了万有引力常量G，故A正确，B错误；
C.由物理学史可知，麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，故C错误；
D.由物理学史可知，开普勒发现了行星运动的规律，故D错误。
故选：A。
本题是物理学史问题，应抓住牛顿、卡文迪什、开普勒等人的物理学成就进行解答。
本题考查物理学史，属于常识性问题，关键平时要加强记忆，注重积累。
2.【答案】D
【解析】解：A.隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，不是处于平衡状态，则隋文静所受到的合外力不为零，合外力提供向心力，且合外力方向时刻指向圆心，合外力是一个变力，故A错误；
B.隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，则隋文静的加速度大小不变，方向始终指向圆心，故B错误；
C.隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，则隋文静的线速度大小不变，方向时刻改变，故C错误；
D.隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，则隋文静的线速度大小不变，方向时刻改变，但动能只与速度大小有关，则隋文静的动能不变，故D正确。
故选：D。
做匀速圆周运动的物体，合外力提供向心力；做匀速圆周运动的物体，向心加速度大小不变，方向时刻变化；做匀速圆周运动的物体，线速度的大小不变，方向时刻变化；根据动能的表达式可以判断隋文静的动能变化情况。
熟练掌握匀速圆周运动中线速度、向心加速度等物理概念，即可轻松解答本题。
3.【答案】A
【解析】解：A.当船头垂直指向河岸时，渡河时间最短，船渡河的最短时间为
tmin=dvc=2002s=100s
故A正确；
B.因船的静水速度大于河水流速，则合速度方向可垂直河对岸，即船能到达正对岸，故B错误；
C.若船头指向正对岸渡河，则沿垂直河岸方向和水流方向的分运动都是匀速运动，则两个匀速直线运动的合运动为直线运动，则船渡河的轨迹为直线，故C错误；
D.船渡河的最短时间只由船速和河宽来决定，与水流速度无关，故D错误。
故选：A。
当船头垂直河岸过河时，过河时间最短，且过河时间是由河宽和船速决定的；两个匀速直线运动的合运动是匀速直线运动；当船速大于河水速度的时候，可以到达正对岸；
小船过河问题有两种情况，一是最短时间过河，一个是最小位移过河，要熟练掌握。
4.【答案】C
【解析】解：绳子与水平方向的夹角为θ，将小车的速度分解为沿绳子方向的分速度和垂直于绳子方向的分速度，如图：
沿绳方向的分速度大小即为B物体上升的速度大小，则
vB=vAcsθ
随小车向左运动，θ角减小，则物体B竖直向上做加速运动。故C正确，ABD错误。
故选：C。
将小车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度等于A的速度，根据平行四边形定则判断出A的速度变化，从而得出A的加速度方向，根据牛顿第二定律判断拉力和重力的大小关系。
解决本题的关键知道小车沿绳子方向的分速度等于物体A的速度，根据平行四边形定则进行分析。
5.【答案】C
【解析】解：AB、硬币受到重力、弹力、摩擦力3个力的作用，其中重力和摩擦力平衡，弹力充当作圆周运动所需的的向心力，故AB错误；
C、根据FN=mω2r可知，若洗衣机的脱水筒转动得越快，角速度越大，硬币与桶壁间的弹力就越大，故C正确；
D、硬币与桶壁间的摩擦力与重力平衡，即f=mg，则若洗衣机的脱水筒转动得越快，硬币与桶壁间的摩擦力不变，故D错误。
故选：C。
硬币受重力、静摩擦力和弹力三个力作用，在水平面内做匀速圆周运动，桶壁对硬币的弹力提供向心力，竖直方向受力平衡，由此分析。
本题考查圆周运动的知识，解答此类问题的关键是能够对物体进行受力分析，确定哪些力的合力或哪个力的分力提供向心力，根据向心力的知识进行解答。
6.【答案】B
【解析】解：A.游客加速上升时，加速度向上，处于超重状态，减速上升时，加速度向下，处于失重状态，故A错误；
B.游客的高度一直增加，则重力势能一直增大，故B正确；
C.游客先加速后减速，速度先增加后减小，则动能先增加后减小，故C错误；
D.电梯一直对人做正功，游客的机械能一直增加，所以游客的机械能不守恒，故D错误。
故选：B。
分析游客的运动过程，根据超重和失重的条件分析判断；坐电梯上山时根据高度变化判定重力势能的变化；分析游客的运动过程，从而判断动能的变化；根据机械能守恒条件判断。
本题主要是考查功能关系，解答本题的关键是弄清楚游客坐电梯上山时、坐溜索下山时的受力情况、运动情况，能够分析重力势能、动能的变化情况。
7.【答案】B
【解析】解：A、汽车以恒定的加速度启动，则由牛顿第二定律有F−f=ma，得F=f+ma，可知此过程汽车的牵引力不变。
汽车的实际功率为P实=Fv，v=at，由此可知，汽车的实际功率随速度的增大而增大，当实际功率等于额定功率后，汽车牵引力的功率不再发生变化，此刻有P=Fv，此后汽车的牵引力随速度的增加而减小，直到牵引力的大小等于阻力后，汽车开始做匀速直线运动，所以该车所受牵引力先不变，后减小，再不变，故A错误；
B、当实际功率等于额定功率后，牵引力和阻力相等时，速度最大，该车的最大速度为vm=PF′=Pf，故B正确；
C、该车在到达匀速行驶前，先做匀加速直线运动，后加速度逐渐减小的变加速直线运动，故C错误；
D、该车刚达到最大功率时匀加速直线运动的速度达到最大，且为v=PF=Pf+mav=Pf+ma，故D错误。
故选：B。
汽车以恒定的加速度启动，根据牛顿第二定律列式分析牵引力的变化情况，当实际功率等于额定功率后，牵引力和阻力相等时，速度最大，由P=Fv求最大速度。当实际功率等于额定功率后，根据P=Fv和牛顿第二定律相结合分析汽车的运动情况，由P=Fv求出匀加速直线运动的最大速度。
本题考查机车启动问题，关键要明确汽车的受力情况，确定其运动过程，搞清速度最大的临界条件，运用牛顿第二定律、运动学公式和功率公式P=Fv相结合解答。
8.【答案】BD
【解析】解：AB.根据平抛运动规律可得，水流垂直落在与水平面成θ角的水轮叶面上，水平方向速度和竖直方向速度满足
tanθ=v0gt
解得
t=v0gtanθ
故A错误，B正确；
CD.因为轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，则水车最大线速度接近
v=v0sinθ
故C错误，D正确。
故选：BD。
根据速度分解可解竖直方向速度从而计算时间；水流下落做平抛运动，根据线速度的公式求解。
研究平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，通过运动学的基本公式解题，本题难度适中。
9.【答案】AD
【解析】解：A.在运行的核心舱内，悬浮的航天员受到万有引力提供所需的向心力，处于失重状态，故A正确；
B.飞船绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得：GMmr2=mv2r，解得：v= GMr∝ 1r，飞船在圆轨道Ⅰ的轨道半径小于圆轨道Ⅲ轨道半径，可知飞船在圆轨道Ⅰ运行的速度大于在圆轨道Ⅲ运行的速度，故B错误；
C.根据牛顿第二定律可得：GMmr2=ma，解得：a=GMr2，由于M、r都相同，可知飞船在圆轨道Ⅰ运行经过M点的加速度等于在轨道Ⅱ运行经过M点的加速度，故C错误；
D.飞船从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，需在M点点火加速，做离心运动，故D正确。
故选：AD。
悬浮的航天员受到万有引力提供所需的向心力，处于失重状态；根据万有引力提供向心力得到线速度表达式进行分析；根据牛顿第二定律分析加速度大小；根据变轨原理分析D选项。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握变轨原理。
10.【答案】ACD
【解析】解：A、在从0.2m上升到0.35m范围内，此过程为竖直上抛运动，根据系统机械能守恒得：ΔEk=ΔEp=mgΔh1
图线的斜率绝对值为：k=ΔEkΔh1=−0.2N=2N=mg
根据机械能守恒可知，当滑块上升至最大高度时，增加的重力势能等于弹簧最大弹性势能，所以有
Ep=mgΔh=0.2×10×(0.35−0.1)J=0.5J，故A正确；
BC、高度从0.2m上升到0.35m范围内图像为直线，此过程为竖直上抛运动，可知轻弹簧原长为0.2m，此位置弹簧的弹性势能最小为0，故B错误，C正确；
D、小滑块的动能先增大后减小，由系统机械能守恒可知，小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增大，故D正确。
故选：ACD。
滑块上升过程中，第一个阶段弹簧的弹性势能转化为滑块的重力势能和动能，第二阶段弹簧的弹性势能与滑块的动能转化为滑块的重力势能，第三阶段弹簧恢复原长后，物块的动能转化为重力势能，直到最高点。根据能量转化的情况，结合图像列出关系式可求解。
解决该题的关键是掌握小滑块的整个运动过程，知道图像为直线的这段过程是小滑块离开弹簧在空中减速运动的过程，能推出弹簧的原长。
11.【答案】A 相同 相同
【解析】解：(1)该实验中需要用刻度尺测量水平和竖直位移，所以必需的测量仪器是刻度尺，不需要使用天平和秒表，故A正确，BC错误；
故选：A。
(2)为了保证小球每次离开斜槽末端的速度相等，每次释放小球的位置必须相同；
小球由A到B的水平位移等于由B到C的水平位移，根据
x=v0t
可知A到B的时间等于B到C的时间。
故答案为：(1)A；(2)相同；(3)相同。
(1)根据实验原理选择需要使用的实验器材；
(2)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(3)根据平抛运动在水平方向上的运动特点得出运动时间的大小关系。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合平抛运动的特点即可完成分析。
12.【答案】78.00dt 小钢球下落过程中克服阻力做功
【解析】解：(2)④刻度尺的最小分度为0.1cm，由图乙可知h=78.00cm
⑥小钢球经过光电门时的速度为v=dt
⑦小钢球重力势能的减小量
ΔEp=mgh=10×10−3×9.8×78.00×10−2J=0.076J
小钢球质量m=10mg=0.01kg，小钢球动能的增加量为
ΔEk=12mv2=12m(dt)2=12×0.01×(9.70×10−32.50×10−3)2J=0.075J
(3)由于小钢球下落过程中克服阻力做功，使小钢球动能的增加量总是小于小钢球的重力势能减少量。
故答案为：(2)④78.00；⑥dt；⑦0.076；0.075；(3)小钢球下落过程中克服阻力做功。
(2)④刻度尺的最小分度为1mm，要估读到0.1mm；
⑥根据公式v=dt求小钢球经过光电门时的速度；
⑦根据重力势能的定义式求解重力势能的减小量；根据动能的定义式求动能的增加量；
(3)小钢球下落过程中克服阻力做功，据此分析作答。
本题考查了用落体法来验证机械能守恒定律，关键是根据实验的原理求解重力势能的减小量和动能的增加量，并能正确地进行实验误差分析。
13.【答案】解：(1)急救用品做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，有
h=12gt2
可得
t= 2hg= 2×510s=1s
急救用品在水平方向上做匀速直线运动，则有
x=v0t=10×1m=10m
(2)急救用品落到水面上时竖直方向速度的大小为
vy=gt=10×1m/s=10m/s
急救用品落到水面上时，速度的大小为
v= v02+vy2= 102+102m/s=10 2m/s
答：(1)人机应该在离指定地点水平距离10m远的地方进行投放；
(2)投放的急救用品刚落到水面上时，速度的大小是10 2m/s。
【解析】急救用品离开无人机后做平抛运动，根据急救用品竖直方向做自由落体运动求解急救用品下落的时间，根据急救用品水平方向做匀速直线运动求解水平距离；根据运动的合成与分解求解急救用品落到水面上时速度的大小。
本题主要是考查了平抛运动规律的应用，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，能够根据平抛运动的规律结合运动学公式解答。
14.【答案】解：(1)由题可知，冰壶以v0=2m/s的速度掷出，
根据牛顿第二定律可得：μmg=ma
解得：a=μg=0.008×10m/s2=0.08m/s2
即冰壶做初速度为v0=2m/s，加速度大小为a=0.08m/s2的匀减速直线运动
根据运动学公式可得：−2as=0−v02
解得：s=v022a=222×0.08m=25m
则冰壶停止的位置与营垒的圆心O点的距离为：Δx=L−s=30m−25m=5m
即冰壶停止的位置距离营垒的圆心O点25m；
(2)要使冰壶能够沿虚线恰好到达圆心O点，设冰壶在未被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为x1，在被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为x2，则有：x1+x2=L=30m
由动能定理得：−μmgx1−μ′mgx2=0−12mv02
则：x1=L−x2
−μmg(L−x2)−μ′mgx2=0−12mv02
代入数据有：
−0.008×20kg×10m/s2×(30m−x2)−0.004×20kg×10m/s2⋅x2=−12×20kg×(2m/s)2
解得：x2=10m
即运动员用毛刷擦冰面的长度应为10m。
答：(1)冰壶停止的位置距离营垒的圆心O点25m；
(2)运动员用毛刷擦冰面的长度应为10m。
【解析】(1)分析题意可得，冰壶做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可求冰壶做匀减速运动的加速度，再根据速度-位移公式，可以求得冰壶匀减速直线运动的位移，进而可求冰壶停止的位置与营垒的圆心O点的距离；
(2)根据位移差关系，结合动能定理求解即可。
解题关键是能够正确分析冰壶的运动过程，结合匀变速直线运动的运动学公式、动能定理求解即可。
15.【答案】解：(1)滑块从A到B由机械能守恒定律：mgR=12mv02
代入数据解得：v0=4m/s
(2)滑块滑上长木板后，长木板做加速运动，两者共速时有：mv0=(M+m)v1
解得：v1=2m/s
对木板，从滑块滑上到共速由动能定理：μ1mgx=12Mv12
解得木板的位移：x=0.5m
(3)滑块滑上长木板后，长木板加速运动的加速度：a1=F合M=μ1mg−μ2(m+M)gM
代入数据得到：a1=2m/s2
滑块减速运动的加速度：a2=μ1mgm
代入得到：a2=4m/s2
设经过时间t，滑块与长木板共速为v，则有：v=v0−a2t=a1t
代入数据解得：t=23s，v=43m/s
此时物块在长木板上滑动的距离：Δx=v0+v2t−v2t=4+432×23m−432×23m=43m
木板的位移：x1=v2t=432×23m=49m
做减速运动速度减为零时的位移：x2=v22a3=(43)22×1.3m=1627m
因x1+x2=49m+1627m=2827m>L=0.6m
可知木板能与挡板相碰。
答：(1)物块滑到B点时的速度大小为4m/s；
(2)长木板与挡板碰撞前瞬间物块的速度大小为2m/s；
(3)长木板会与挡板相撞。
【解析】(1)根据机械能守恒定律求解物块滑到B点的速度v0大小；
(2)由动量守恒定律和动能定理求出滑块与木板共速时的位移，判断木板与挡板碰撞是在共速前还是共速后，然后求解木板与挡板碰撞的速度；
(3)求出滑块第一次与长木板共速时二者相对滑动距离及木板的距离，判断是否滑下或与挡板碰撞。之后二者与共同速度减速，求出减速到零的位移。从而判断与挡板是否相撞。
本题主要是考查了动量守恒定律和能量守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用(或合外力为零)。至于最后一问地面有摩擦时，判断是否与挡板相撞，这要分析清楚两物体的运动状态，求出各段位移和相对位移之后进行判断，这是动力学内容。
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