湖北省武汉市2021届新高考模拟物理试题(市模拟卷)含解析 17页

湖北省武汉市 2021 届新高考模拟物理试题（市模拟卷） 一、单项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 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．高速公路的 ETC 电子收费系统如图所示， ETC 通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离．某 汽车以 21.6km/h 的速度匀速进入识别区， ETC 天线用了 0.3s 的时间识别车载电子标签，识别完成后发出 “滴 ”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆．已知司机的反应时间 为 0.7s，刹车的加速度大小为 5m/s2，则该 ETC 通道的长度约为（ ） A． 4.2m B．6.0m C．7.8m D． 9.6m 【答案】 D 【解析】 【详解】 汽车的速度 21.6km/h ＝6m/s，汽车在前 0.3s+0.7s 内做匀速直线运动， 位移为： x1＝v0（t1+t 2）＝6×（ 0.3+0.7） ＝ 6m，随后汽车做减速运动，位移为： 2 2 0 2 6 2 2 5 vx a 3.6m，所以该 ETC 通道的长度为： L ＝ x1+x2＝ 6+3.6＝9.6m ，故 ABC 错误， D 正确 【点睛】 本题的关键是明确汽车的两段运动的特点，然后合理选择公式． 2．如图所示，斜面置于粗糙水平地面上，在斜面的顶角处，固定一个小的定滑轮，质量分别为 m 1、m 2 的物块，用细线相连跨过定滑轮， m 1 搁置在斜面上．下述正确的是（ ） A．如果 m 1、m 2均静止，则地面对斜面没有摩擦力 B．如果 m 1 沿斜面向下匀速运动，则地面对斜面有向右的摩擦力 C．如果 m 1 沿斜面向上加速运动，则地面对斜面有向左的摩擦力 D．如果 m 1 沿斜面向下加速运动，则地面对斜面有向右的摩擦力 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 如果 m 1、m 2 均静止或 m 1 沿斜面向下匀速运动，以 m 1、m 2 和斜面组成的整体为研究对象，整体的为合力 都为零，其受力情况如图 1，由平衡条件得知，地面对斜面没有摩擦力．故 A 正确， B 错误． 如果 m 1 沿斜面向上加速运动， 将 m 1 的加速度分解为水平和竖直两个方向如图 2，根据牛顿第二定律可知， 整体有水平向右分加速度，则地面对斜面有向右的摩檫力．故 C 错误．与 C 项同理可知，如果 m 1 沿斜面 向下加速运动，其加速度沿斜面向下，整体有水平向左的分加速度，根据牛顿第二定律得知，地面对斜面 有向左的摩檫力．故 D 错误． 故选 A. 3．如图所示，一个内壁光滑、导热性能良好的汽缸竖直吊在天花板上，开口向下，质量与厚度均不计、 导热性能良好的活塞横截面积为 S=2×10-3m 2，与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体， 此时活塞与汽 缸底部之间的距离 h=24cm ，活塞距汽缸口 10cm 。汽缸所处环境的温度为 300K ，大气压强 p 0=1.0 ×105Pa， 取 g=10m/s 2；现将质量为 m=4kg 的物块挂在活塞中央位置上，活塞挂上重物后，活塞下移，则稳定后活 塞与汽缸底部之间的距离为（ ） A． 25cm B．26cm C．28cm D． 30cm 【答案】 D 【解析】 【详解】 该过程中气体初末状态的温度不变，根据玻意耳定律有 0 0 1 mgp Sh p Sh S 代入数据解得 h1=30cm 故 D 正确， ABC 错误。 故选 D。 4．下列说法正确的是（ ） A．根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道，原子的能量减少，电子的动能增加 B．中子与质子结合成氘核时吸收能量 C．卢瑟福的 α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的 D．入射光照射到某金属表面发生光电效应，若仅减弱该光的强度，则不可能发生光电效应 【答案】 A 【解析】 【详解】 A．电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，总能量减小；根据 2 2 Qq vk m r r 可知半径越小，动能越大，故 A 正确； B．中子与质子结合成氘核的过程中有质量亏损，释放能量，故 B 错误； C．卢瑟福的 α粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型，故 C 错误； D．根据光电效应方程 EKM =hγ－W 0 知，入射光的频率不变，若仅减弱该光的强度，则仍一定能发生光电 效应，故 D 错误。 故选 A。 5．如图所示，等量异种点电荷连线水平， O 为两点电荷连线的中点，点 A 与 B、B 与 C 分别关于 O 点和 水平连线对称。下列说法正确的是（ ） A．点 A 与 B 的电势一定相等 B．点 A 与 C 的场强一定相同 C．将一负电荷沿直线 AC 从 A 移至 C，电场力不做功 D．将一正电荷沿直线 AB 从 A 移至 B，电荷电势能一直减小 【答案】 D 【解析】 【详解】 A．由等量异种电荷的电场分布可知， A 点电势高于 C 点， C 点电势等于 B 点电势，可知点 A 的电势高 于 B 点电势，选项 A 错误； B．由对称性可知，点 A 与 C 的场强大小相同，但是方向不同，选项 B 错误； C．将一负电荷沿直线 AC 从 A 移至 C，电场力做负功，选项 C 错误； D．将一正电荷沿直线 AB 从 A 移至 B，电场力做正功，则电荷电势能一直减小，选项 D 正确； 故选 D。 6．如图所示，已知电源的内阻为 r，外电路的固定电阻 R 0＝r，可变电阻 Rx 的总电阻为 2r ，在 Rx 的滑 动触头从 A 端滑向 B 端的过程中（ ） A． Rx 消耗的功率变小 B．电源输出的功率减小 C．电源内部消耗的功率减小 D．R 0 消耗的功率减小 【答案】 A 【解析】 【详解】 A．当外电阻与电源内阻相等时电源的输出功率最大；将 R0 等效为电源的内阻，则电源的等效内阻为 2r ； 当 Rx 的滑动触头从 A 端滑向 B 端的过程中，电阻 Rx 从 2r 减小到零，则 Rx 消耗的功率变小，选项 A 正 确； B． Rx 的滑动触头从 A 端滑向 B 端的过程中，外电路电阻从 3r 减小到 r，则电源输出功率逐渐变大，选 项 B 错误； CD ．Rx 的滑动触头从 A 端滑向 B 端的过程中，总电阻逐渐减小，则电流逐渐变大，则根据 P=I 2R 可知， 电源内部消耗的功率以及 R0 消耗的功率均变大，选项 CD 错误； 故选 A。 二、多项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分．在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 7．如图所示，在 x 轴上坐标原点 O 处固定电荷量 q l=+4×10－8C 的点电荷，在 x=6cm 处固定电荷量 q 2=－ 1×10－ 8 C 的点电荷。 现在 x 轴上 x>12cm 的某处由静止释放一试探电荷， 则该试探电荷运动的 v－t 图像可 能正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】 BC 【解析】 【分析】 【详解】 设 x 轴上场强为 0 的坐标为 x，由有 1 2 2 2( 6) q qk k x x 解得 12cmx 则 12x 区域场强方向沿 x 轴正方向，由于无穷远处场强也为 0，所以从 12cmx 到无穷远场强先增大 后减小， 6cm 12cmx 场强方向沿 x 轴负方向，若试探电荷带正电，则从静止释放开始沿 x 轴正方向 做加速运动，由于从 12cmx 到无穷远场强先增大后减小，则试探电荷做加速度先增大后减小的加速运 动，若试探电荷带负电，则从静止释放开始沿 x 轴负方向做加速度减小的加速运动，运动到 12cmx 处 加速度为 0，由于 6cm 12cmx 场强方向沿 x 轴负方向且场强增大，则试探电荷接着做加速度增大的 减速运动， 当速度减到 0 后反向做加速度减小的加速运动， 运动到 12cmx 处加速度为 0，过 12cmx 后 做加速度增大的减速运动，由于两点荷产生的电场不是匀强电场，故试探电荷开始不可能做匀加速运动， 由于 12cmx 处电场强度为 0，且从 12cmx 到无穷远场强先增大后减小和 6cm 12cmx 场强方向 沿 x 轴负方向且场强增大，试探电荷不可能一直做加速度增大的加速运动，故 AD 错误， BC 正确。 故选 BC 8．如图所示，半径为 R 的光滑圆环固定在竖直平面内， AB 、CD 是圆环相互垂直的两条直径， C、D 两 点与圆心 O 等高。一个质量为 m 的光滑小球套在圆环上，一根轻质弹簧一端连在小球上，另一端固定在 P 点， P 点在圆心 O 的正下方 2 R 处.小球从最高点 A 由静止开始沿逆时针方向下滑， 已知弹簧的原长为 R， 弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为 g。下列说法正确的有（ ） A．小球运动到 B 点时的速度大小为 2gR B．弹簧长度等于 R 时，小球的机械能最大 C．小球运动到 B 点时重力的功率为 2mg gR D．小球在 A、B 两点时对圆环的压力差为 4mg 【答案】 BD 【解析】 【详解】 A．小球在 A 点和 B 点时，弹簧的形变量相同，则弹性势能的变化量为零，根据能量守恒得 212 2 Bmg R mv 解得 4Bv gR 故 A 错误； B．除重力以外其它力做功等于机械能的增量，当弹簧长度等于 R 时，弹簧弹力做功最多，则小球的机械 能最大，故 B 正确； C．小球运动到 B 点时，重力的方向与速度方向垂直，则重力的功率为零，故 C 错误； D．在 A 点，有 2 A Rmg k N 在 B 点，根据牛顿第二定律得 2 2 B B vRN k mg m R 解得 5 2B RN mg k 可知小球在 A、B 两点对圆环的压力差为 4mg，故 D 正确。 故选 BD 。 9．以下说法正确的是 _______ A．质量、温度都相同的氢气和氧气，分子平均动能不相同 B．空调既能制热又能制冷，说明热量可以从低温物体向高温物体传递 C．知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度 .不能估算出气体分子的大小 D．一定质量的理想气体，经等容升温，气体的压强増大，用分子动理论的观点分析，这是因为气体分子 数密度增大 E.一定量的理想气体在某过程中从外界吸热 2.5 ×104J，并对外界做功 1.0 ×104J，则气体的温度升高，密度 减小 【答案】 BCE 【解析】 【详解】 A．温度都相同的氢气和氧气，分子平均动能一定相同，故 A 错误； B．空调既能制热又能制冷，说明在外界的影响下，热量可以从低温物体向高温物体传递，故 B 正确； C．知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可求出摩尔体积，将气体分子占据的空间看成立方体 形， 立方体的边长等于气体分子间的平均距离， 由摩尔体积除以阿伏加德罗常数可求出每个气体分子占据 的空间大小，从而能求出分子间的平均距离。不能估算出气体分子大小，故 C 正确； D．一定质量的理想气体，经等容升温，气体的压强增大，因体积不变，则气体分子数密度不变，气体的 平均动能变大，用分子动理论的观点分析，这是因为气体分子对器壁的碰撞力变大，故 D 错误； E．由热力学第一定律可知，一定量的理想气体在某过程中从外界吸热 2.5 ×104J，并对外界做功 1.0 ×104J， 则气体的内能增加，温度升高，体积变大，密度减小，故 E 正确。 故选 BCE 。 10．2019 年 11 月 5 日， 我国成功发射了 “北斗三号卫星导航系统 ”的第 3 颗倾斜地球同步轨道卫星。 “北斗 三号卫星导航系统 ”由静止地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星、中圆地球轨道卫星组成。中圆地 球轨道卫星轨道周期是 12 个小时左右， “同步轨道 ”卫星的轨道周期等于地球自转周期，卫星运行轨道面 与地球赤道面的夹角叫做轨道倾角。根据轨道倾角的不同，可将 “同步轨道 ”分为静止轨道（倾角为零） 、 倾斜轨道（倾角不为零）和极地轨道。根据以上信息，下列说法正确的有（ ） A．倾斜地球同步轨道卫星的高度等于静止地球同步轨道卫星的高度 B．中圆地球轨道卫星的线速度大于地球同步轨道卫星的线速度 C．可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，静止在扬州上空 D．可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，每天同一时间经过扬州上空 【答案】 ABD 【解析】 【详解】 A． “同步轨道 “卫星的轨道周期等于地球自转周期，根据万有引力提供向心力可知 2 2 2π( )MmG m r r T 解得 3 2π rT GM 同步卫星的周期相同，则其轨道半径相等，距地面高度相等，故 A 正确； B．卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 2 2 Mm vG m r r 解得 GMv r 中圆地球轨道卫星的轨道半径小， 线速度大， 故中圆地球轨道卫星的线速度大于地球同步轨道卫星的线速 度，故 B 正确； C．倾斜地球同步轨道卫星的周期虽与地球自转周期相同，但不能与地球表面相对静止，不能静止在扬州 上空，故 C 错误； D．倾斜地球同步轨道卫星与地球自转周期相同， 则每过 24h 都运动一圈， 则每天同一时间经过扬州上空， 故 D 正确。 故选 ABD 。 11．为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱 体的径向与其底面过 O 的法线成 θ角射人。 CD 为光学传感器，可以探测光的强度。从 AB 面反射回来的 光强随角 θ变化的情况如图乙所示。 现在将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形， 暴露于空气中 (假设空气中的折射率与真空相同 )，设半圆形外半径为 R，光导纤维束的半径为 r。则下列说法正确的是 A．该新材料的折射率 n> 1 B．该新材料的折射率 n<1 C．图甲中若减小入射角 θ，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小 D．用同种激光垂直于光导纤维束端面 EF 射入，如图丙。若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则弯成 的半圆形半径 R 与纤维束半径 r 应满足的关系为 10R r⋯ 【答案】 AD 【解析】 【详解】 AB. 由题图乙知，当 53 时发生全反射，则有： 1 1 1.25 sin sin53 n C 故选项 A 符合题意， B 不符合题意； C.图甲中若减小入射角 ，根据反射定律和折射定律可知反射角和折射角都减小，则反射光线和折射光线 之间的夹角也将变大，故选项 C 不符合题意； D.激光不从光导纤维束侧面外泄的临界条件是入射光在外侧面处发生全反射，临界光路如图所示，可得： 2sin R rC R 解得： 10R r ，所以该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则弯成的半圆形半径 R与纤维束半径 r 应满足 的关系为 10R r ，故选项 D 符合题意。 12．如图，一个由绝缘材料做成的半径为 R 的圆环水平放置， O 为圆心，一带电小珠 P 穿在圆环上，可 沿圆环无摩擦的滑动。在圆环所在的水平面内有两个点电荷 QA、Q B 分别位于 A 、B 两点， A 点位于圆环 内、 B 点位于圆环外，已知 OB=3OA= 3 R，O 、A 、B 三点位于同一直线上。现给小珠 P 一初速度，发 现 P 恰好沿圆环做匀速圆周运动。则以下判断正确的是 A． QA 与 QB 一定为异种电荷 B． QB= 3 QA C．由 QA、 Q B 激发的电场，在圆环上各处电势相等 D．小珠 P 运动过程中对圆环的弹力大小处处相等 【答案】 ABC 【解析】 【详解】 A．小珠 P 沿圆环做匀速圆周运动，小珠 P 在圆周上任一点受到的电场力大小相等，故两个点电荷在圆周 上各点的场强大小相等，方向不同，故 AQ 与 BQ 一定为异种电荷，故 A 正确； B．如图所示，当小珠运动到图示位置时，由几何知识可得： 2 2 3 3cosα 23( ) R R R 2 2 3 13sinβ 23( ) 3 R R R 由于小珠的合力指向圆心，则有： 2 2 2 2 cosα sinβ 3 3 3 ( ) ( ) B AqQ qQk k R R R R 解得： 3B AQ Q 故 B 正确； C．沿圆环做匀速圆周运动，电场力不做功，所以在圆环上电势处处相等，故 C 正确； D．因做匀速圆周运动，其合力始终指向圆心，即弹力与库仑力的合力指向圆心，而库仑力是变化的，则 弹力也是变化的，故 D 错误； 故选 ABC 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．小明同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路。 他用了以下的实验器材中的一部分，设计出了图 (a)的电路图： a．电流表 A 1(量程 0.6A ，内阻很小 )；电流表 A2(量程 300μA，内阻 r A=1000 Ω)； b．滑动变阻器 R(0- 20Ω)； c，两个定值电阻 R 1=1000 Ω，R2=9000 Ω； d．待测电阻 R x； e．待测电源 E(电动势约为 3V ，内阻约为 2Ω) f．开关和导线若干 (1)根据实验要求，与电流表 A 2 串联的定值电阻为 ___________(填“R1”或 “R2”) (2)小明先用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关 S1，调节滑动变阻 器，分别记录电流表 A 1、 A 2的读数 I 1、I 2，得 I 1 与 I 2 的关系如图 (b) 所示。根据图线可得电源电动势 E=___________V ；电源内阻 r=___________ Ω，(计算结果均保留两位有效数字 ) (3)小明再用该电路测量定值电阻 Rx 的阻值，进行了以下操作： ①闭合开关 S1、S2，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表 A 1 示数 I a，电流表 A 2 示数 I b； ②断开开关 S2，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表 A 1 示数 I c，电流表 A 2 示数 I d；后断开 S1； ③根据上述数据可知计算定值电阻 Rx 的表达式为 ___________ 。若忽略偶然误差，则用该方法测得的阻值 与其真实值相比 ___________(填 “偏大 ”、“偏小 ”或 “相等 ”) 【答案】 R2 3.0 2.1 d b A 2 c a I I- r +R I I 相等 【解析】 【详解】 （ 1）电流表 A 2与 R 2串联， 可改装为量程为 6 2( ) 300 10 (1000 9000) 3g AU I r R V V 的电压表， 故选 R 2 即可； （ 2）由图可知电流表 A 2 的读数对应的电压值即为电源的电动势，则 E=3.0V ；内阻 3.0 1.80 2.1 0.58 Ur I （ 3）由题意可知： 2( )a b AI R I r R ， 2( ) ( )c x d AI R R I r R ；联立解得 2( - )( )d b x A c a I IR r R I I ； 由以上分析可知，若考虑电流表 A 1 内阻的影响，则表达式列成： 1 2( ) ( )a A b AI R r I r R ， 1 2( ) ( )c A x d AI r R R I r R ，最后求得的 R x 表达式不变， 则用该方法测得的阻值与其真实值相比相等。 14．用如图甲所示装置，测定木块与长木板间的动摩擦因数。放在水平桌面上的长木板一端带有定滑轮， 另一端固定有打点计时器，穿过打点计时器的纸带连接在木块上，绕过定滑轮的细线一端连接在木块上， 另一端悬挂装有砝码的砝码盘，开始时木块靠近打点计时器。当地的重力加速度为 g 。 （ 1）实验前，需要调节 ______的高度，使连接木块的细线与长木板平行。 （ 2）接通电源，释放纸带，图乙为打出的纸带上点迹清晰的一段，纸带上 0、1、2、 3、4、5、6 为计数 点，相邻计数点间均有四个计时点未标出，若打点计时器所接交流电的频率为 f ，测出纸带上计数点 0、 2 间的距离为 1x ，计数点 4、6 间的距离为 2x ，则打计数点 5 时，木块的速度大小为 ____，木块的加速度 大小为 ____。 （ 3）若木块的质量为 M ，悬挂的砝码和砝码盘的总质量为 m ，则木块与长木板间的动摩擦因数为 ____。 【答案】定滑轮 2 10 fx 2 2 1 200 x x f 2 2 1( ) 200 m M x x fm M Mg 【解析】 【分析】 【详解】 （ 1） [1] 调节定滑轮的高度使连接木块的细线与长木板平行。 （ 2） [2][3] 根据时间中点速度等于某段时间的平均速度，则可求打计数点 5 时，木块的速度大小为 2 2 5 =1 1010 x fxv f 根据 2x at 得木块的加速度 2 2 12 1 2 200102 x x fx xa f （ 3） [4] 由牛顿第二定律有 ( )mg Mg m M a 解得 2 2 1( ) 200 m M x x fm M Mg 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示， 带等量异种电荷的两平行金属板竖直放置 （M 板带正电， N 板带负电） ，板间距为 d=80cm ， 板长为 L ，板间电压为 U=100V 。两极板上边缘连线的中点处有一用水平轻质绝缘细线拴接的完全相同的 小球 A 和 B 组成的装置 Q，在外力作用下 Q 处于静止状态，该装置中两球之间有一处于压缩状态的绝缘 轻质小弹簧（球与弹簧不拴接） ，左边 A 球带正电，电荷量为 q=4×10-5C，右边 B 球不带电，两球质量均 为 m=1.0×10-3kg，某时刻装置 Q 中细线突然断裂， A、B 两球立即同时获得大小相等、 方向相反的速度 （弹 簧恢复原长） 。若 A、B 之间弹簧被压缩时所具有的弹性能为 1.0 ×10-3J，小球 A、B 均可视为质点， Q 装 置中弹簧的长度不计，小球带电不影响板间匀强电场，不计空气阻力，取 g=10m/s2。 求： (1)为使小球不与金属板相碰，金属板长度 L 应满足什么条件？ (2)当小球 B 飞离电场恰好不与金属板相碰时，小球 A 飞离电场时的动能是多大？ (3)从两小球弹开进入电场开始，到两小球间水平距离为 30cm 时，小球 A 的电势能增加了多少？ 【答案】 (1) L<0.8m ； (2)8.5 ×10-2J； (3) 5 ×10-4J 【解析】 【详解】 (1)两小球与弹簧系统机械能守恒，弹簧的弹性势能，转化为两个小球的动能 212 2 E mv 小球获得的初速度 0 1m/sEv m A 球带正电， A 球在水平方向做匀减速运动， B 球不带电， B 在水平方向做匀速运动，所以是 B 先碰到极 板。 B 向右做平抛运动，由 02 d v t 得飞行时间 0 0.4s 2 dt v 竖直方向的位移 21 0.8m 2 y gt 为使小球不与金属板相碰，金属板的长度应满足 L<0.8m 。 (2)水平方向： A 球向左做匀减速运动，加速度 25m / sqUa md A 球飞离电场时的水平速度 0 1m/ sxv v at 竖直方向： A 球向下做自由落体运动，竖直速度 4m / syv gt A 球离开电场时的动能 2 2 2 31 1 8.5 10 J 2 2K A x yE mv m v v (3)两小球进入电场后，竖直方向都做自由落体运动，因此两小球在运动的过程中始终位于同一水平线上。 当两球间的距离为 x=30cm 时 2 0 0 1 2 x v t v t at 整理得 2 0.8 0.12 0t t 解得 0.2st 或 0.6 0.4t s （不合理，舍去） 此时， A 球水平位移 2 0 1 0.1m 2Ax v t at 根据功能关系可知， A 球增加的电势能等于克服电场力做功，即 45 10 JA A UE qEx q x d 16．如图所示，一块质量为 2M kg，长为 3L m 的均质薄木板静止在足够长的水平桌面上，在木板的 左端静止摆放着质量为 1m kg 的小木块（可视为质点） ，薄木板和小木块之间的动摩擦因数为 1 0.1 ， 薄木板与地面之间的动摩擦因数为 2 0.2 ．在 0t 时刻，在木板 M 左端施加一水平向左恒定的拉力 12F N， g 取 10m/s1．则： （ 1）拉力 F 刚作用在木板上时，木板 M 的加速度大小是多少？ （ 1）如果 F 一直作用在 M 上，那么经多少时间 m 将离开 M ？ （ 3）若在时间 1t s 末撤去 F ，再经过多少时间 M 和 m 第一次速度相同？在此情况下，最终 m 在 M 上 留下的痕迹的长度是多少？ 【答案】 （1） 1m/s1；1.5m/s 1；（ 1）1s；（3） 1 3 s； 1m。 【解析】 【分析】 【详解】 （ 1） F 刚作用在木板上时，由牛顿第二定律，对 m 有： μ1mg=ma 1 代入数据得 a1=1m/s 1 对 M 有： F-μ1mg-μ1（M+m ）g=Ma 1 代入数据解得： a1=1.5m/s1 （ 1）设 m 离开 M 的时间为 t1，则对 m 有： 2 1 1 1 1 2 x a t 对 M 有： 2 2 2 1 1 2 x a t 又有 L=x 1-x 1 联立解得： t 1=1s （ 3） t=1s 时 m 的速度 v1=a1t 1=1×1m/s=1m/s M 的速度为： v1=a1t 1=1.5 ×1m/s=1.5m/s 此过程中 m 相对 M 的位移 2 1 1 1( ) 0.75m 2 2 v vx t 1s 后 m 仍以 a1 的加速度作匀加速运动， M 将以 a3 的加速度匀减速运动，且有： μ1mg+μ1（M+m ）g=Ma 3 解得： 3 3.5a m/s 1 设再经 t 1 后二者速度相等，有： 1 1 2 2 3v a t v a t 1 解得 2 1 3 t s 此时两者的共同速度为 v= 4 3 m/s 此过程中 m 相对 M 的位移 2 1 2 2 2( ) ( ) 0.25m 2 2 v v v vx t t 则在此情况下，最终 m 在 M 上留下的痕迹的长度： 1 2x 1mx x 17．如图所示， MN 板间存在匀强电场，场强 E=300N/C ，方向竖直向上电场上 A、B 两点相距 10cm ，AB 连线与电场方向夹角 60o，A 点和 M 板相距 2cm，求： （ 1）求 AB 两点间的电势差大小； （ 2）若 M 板接地（电势为 0），A 点电势 A ； （ 3）将 8 4 10q C 点电荷从 A 移到 B，电场力做的功。 【答案】 （1） 15V （2） 6V （3） 76 J10 【解析】 【详解】 (1)由题意可知 AB 两点间的电势差为： cos 300 0.1 0.5V 15VAB ABU EL (2)因为 M 板电势为 0，所以 A 点的电势等于 A 点与 M 点的电势差，故： 300 0.02V 6VA MA MAU EL (3)电势力做功为： 8 7 15 4 10 J 6 10 JABW U q 答：（ 1）AB 两点间的电势差为 15V ； （ 2）若 M 板接地， A 点电势 -6V； （ 3）将 8 4 10q C 点电荷从 A 移到 B，电场力做的功 76 J10 。