2022届上海市闵行区高三（上）质量调研考试（一模）物理试题

这是一份2022届上海市闵行区高三（上）质量调研考试（一模）物理试题
闵行区2021学年第一学期高三年级质量调研考试物理试卷试卷满分100分，考试时间60分钟。本考试分设试卷和答题纸。试卷包括三大部分：第一部分为选择题，第二部分为填空题，第三部分为综合题。本卷 。一、选择题（共 40 分。第 1-8 小题，每小题 3 分，第 9-12 小题，每小题 4 分。每小题只有一个正确答案。）1. 以下物理量为矢量，且单位是国际单位制基本单位的是（  ）A. 质量、kg B. 位移、m C. 力、N D. 时间、s2. 下列不属于理想物理模型的是（　　）A. 元电荷 B. 点电荷 C. 质点 D. 单摆3. 一物体从静止开始运动，下面四张图表示它做单向直线运动的是（　　）A. B. C. D. 4. “蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中（　　）A. 从P点到c点人的动能一直增加B. 从a点开始人动能开始减少C. 从P点到c点人的机械能保持不变D. 从a点开始人的机械能开始减少5. 如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是（　　）A. 增大波源振幅 B. 减小波源振幅 C. 减小波源距桥墩的距离 D. 降低波源频率6. 磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极（N极或S极）的粒子，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，目前科学家还没有证实磁单极子的存在。若自然界中存在磁单极子，以其为球心画出两个球面1和2，如图所示，a点位于球面1上，b点位于球面2上，则下列说法正确的是（　　）A. 球面1和球面2的磁通量相同 B. 球面1比球面2的磁通量小C. a点和b点的磁感应强度相同 D. a点比b点的磁感应强度小7. 小电珠与电动机并联接入电路，两者均正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2则（　　）A B. C. D. 8. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t=2s时的波形如图（a）所示，x=3m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（　　）A. m/s B. m/s C. m/s D. m/s9. 如图所示，解放军战士在水平地面上拉着轮胎做匀速直线运动进行负荷训练，运动过程中保持双肩及两绳的端点A、B等高。两绳间的夹角为，所构成的平面与水平面间的夹角恒为，轮胎重为G，地面对轮胎的摩擦阻力大小恒为Ff，则每根绳的拉力大小为（　　）A. B. C. D. 10. 扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌，为了隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加恒定磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（　　）A. B. C. D. 11. 图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2V。一电子经过a时的动能为10eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。则（　　）A. 平面a电势最低，平面f电势最高B. 该电子可能到达不了平面fC. 该电子经过平面b时，电势能和动能之和为10eVD. 该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍12. 动车组由多节动力车厢提供动力，从而到达提速的目的。设质量为m的动车组通过轨道abcd，若整个过程中所受阻力与速率成正比，有四节动力车厢，每节动力车厢发动机的额定功率均为P，动车组在bc段到达的最大速度为vm。下列说法正确的是（　　）A. 动车组在bc段匀加速启动的过程中，牵引力恒定不变B. 若动车组在abcd段保持速率不变行驶，则在bc段输出功率最大C. 若四节动力车厢输出的总功率为2P，动车组在bc段的最大速度为0.5vmD. 动车组在cd段能到达的最大速度最大二、填空题（共20分。每小题4分）13. 如图是伏打电池原理示意图，a、b表示电极A、B和电解液接触层中的点，在图中用数字①②③表示的三个区域中，自由电荷依靠非静电力移动的区域为___________（填入数字序号），B极和b点中电势较高的点是___________。14. 如图，两个电荷量均为Q的正点电荷固定于x轴A、B两点，其坐标分别为（a，0）、（-a，0），电量为q的负点电荷在y轴坐标为（0，a）处的C点受到的电场力大小为___________；由静止释放负点电荷，若其由C首次运动至O点的时间为0.2s，求0.6s内负点电荷运动的路程是___________。15. 如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，在此过程中，该磁场___________（选填“逐渐增强”或“逐渐减弱”），回路中感应电流的方向___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。16. 2021年5月，“天问一号” 着陆巡视器带着“祝融号”火星车软着陆火星时，在“降落伞减速”阶段，垂直火星表面速度由396m/s减至61m/s，用时168s，此阶段减速的平均加速度大小为___________m/s2；地球质量约为火星质量的9.3倍，地球半径约为火星半径的1.9倍，“天问一号”质量约为5.3吨，“天问一号”在“降落伞减速”阶段受到的平均空气阻力约为___________N。（本题答案保留一位有效数字）17. 在如图（a）所示的电路中，电源电动势为3V，内阻不计，L1、L2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的U-I曲线如图（b）所示，R为定值电阻，阻值为10Ω当开关S闭合后，L1消耗的电功率为________W，电路消耗的总功率___________W。三、综合题（共 40 分）注意：第 19、20 题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。18. （1）如图（a）所示为“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”实验装置，图（b）为实验软件界面。实验中选择不同宽度的挡光片，由宽变窄逐次实验，每次实验中应使小车从轨道的________（选填“同一位置”或“不同位置”）由静止释放；（2）通过计算平均速度的大小可得，随着挡光片宽度减小，小车的平均速度将________（选填“增大”、“不变”或“减小”）；（3）如图（c）所示，相隔一定距离增加一个光电门传感器，可探究“物体质量一定，加速度a与物体受力F的定量关系”。若挡光片宽度为d，两光电门沿导轨方向的距离为L，某次实验测定小车经过两个光电门的挡光时间为t1、t2，则小车的加速度的表达为___________；（4）甲乙两位同学分别实验根据实验数据作图得到图（d）所示图线①②，两位同学实验中使用小车质量，___________（选填“甲”或“乙”）质量更大一些，分析两位同学实验误差的最可能原因及应如何调整___________。19. 2022年北京冬奥会将于2月4日至2月20日举行，跳台滑雪是冬奥会比赛项目之一，如图为一简化的跳台滑雪的雪道示意图。助滑坡由AB和BC组成，AB是倾角为37°的斜坡，长度为L=100m，BC为半径R=20m的圆弧面，二者相切于B点，与水平面相切于C，∠BOC=37°，雪橇与滑道间的动摩擦因数为μ=0.4处处相等，CD为竖直跳台。运动员连同滑雪装备总质量为70kg，从A点由静止滑下，通过C点水平飞出，飞行一段时间落到着陆坡DE上的E点。运动员运动到C点时的速度是20m/s，CE间的竖直高度hCE=41.25m。不计空气阻力。全程不考虑运动员使用滑雪杖助力，试求：（1）运动员在E点着陆前瞬时速度大小； （2）运动员到达滑道上的C点时受到的支持力大小和加速度大小；（3）运动员从A点滑到C点过程中克服阻力做的功。20. 如图（a）所示，两根不计电阻、间距L=0.5m的足够长平行光滑金属导轨，竖直固定在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度大小为B=0.4T。导轨上端串联非线性电子元件Z和阻值为R=4Ω的电阻。元件Z的图像如图（b）所示，当流过元件Z的电流大于或等于I0时，电压稳定为Um。其中I0=0.25A，Um=2.0V。质量为m、不计电阻的金属棒可沿导轨运动，运动中金属棒始终水平且与导轨保持良好接触。忽略空气阻力及回路中的电流对原磁场的影响。（1）闭合开关S，由静止释放金属棒，测得金属棒下落的最大速度v1=20m/s，试确定金属棒中此时的电流大小和方向；（2）试确定金属棒质量m；（3）断开开关S，由静止释放同一根金属棒，求金属棒下落最大速度v2；（4）先闭合开关S，由静止释放同一金属棒，金属棒达到最大速度后，再断开开关S。忽略回路中电流突变的时间，求S断开瞬间金属棒的加速度大小a。闵行区2021学年第一学期高三年级质量调研考试物理试卷试卷满分100分，考试时间60分钟。本考试分设试卷和答题纸。试卷包括三大部分：第一部分为选择题，第二部分为填空题，第三部分为综合题。本卷 。一、选择题（共 40 分。第 1-8 小题，每小题 3 分，第 9-12 小题，每小题 4 分。每小题只有一个正确答案。）1. 以下物理量为矢量，且单位是国际单位制基本单位的是（  ）A. 质量、kg B. 位移、m C. 力、N D. 时间、s【答案】B【解析】【详解】A．质量是标量，国际单位制基本单位是kg，故A错误；B．位移是矢量，其单位m是国际单位制的基本单位，故B正确；C．力是失量，其单位N不是国际单位制基本单位，故C错误；D．时间是标量，国际单位制基本单位是s，故D正确。故选B。2. 下列不属于理想物理模型的是（　　）A. 元电荷 B. 点电荷 C. 质点 D. 单摆【答案】A【解析】【详解】A．建立理想化物理模型的原则是突出问题的主要因素，忽略问题的次要因素，这样便于问题的研究，使问题简单化。元电荷是指电子所带最小的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫做元电荷，所以元电荷不属于理想物理模型，A错误，符合题意；B．点电荷是指带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看做带电的点，叫点电荷，点电荷是一种理想化的物理模型，B正确，不符合题意；C．质点是指物体的大小和形状对研究的问题没有影响或影响很小可忽略时，这样的物体可看成只有质量的几何点，质点是一种理想化的物理模型，C正确，不符合题意；D．单摆是由长细线和摆球组成，把细线的伸缩忽略不计，细线的质量与摆球的质量相比可忽略，摆球的直径与细线的长度相比可以忽略，摆球在摆动的运动中所受的阻力可忽略，因此单摆是一种理想化的物理模型，D正确，不符合题意。故选A。3. 一物体从静止开始运动，下面四张图表示它做单向直线运动的是（　　）A. B. C. D. 【答案】D【解析】【详解】A．由图读出速度有正值也有负值，说明物体有向正方向运动，也有向负方向运动，故A错误；B．位移-时间图像斜率表示速度，由图读出速度有正值也有负值，说明物体有向正方向运动，也有向负方向运动，故B错误；C．加速度-时间图像与时间轴围成的面积表示速度变化量，由图读出，0-2s内速度为正值，2-4s内速度为负值，故C错误；D．加速度-时间图像与时间轴围成的面积表示速度变化量，由图读出，速度始终为正，做单向直线运动，故D正确。故选D。4. “蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中（　　）A. 从P点到c点人的动能一直增加B. 从a点开始人的动能开始减少C. 从P点到c点人的机械能保持不变D. 从a点开始人的机械能开始减少【答案】D【解析】【详解】AB．由题意可知，从P点到b点的过程中，人所受重力始终大于弹性绳的弹力，所以此过程中人一直做加速运动，动能一直增加；从b点到c点的过程中，弹性绳的弹力开始大于人的重力，所以此过程中人一直做减速运动，动能一直减少。综上所述可知从P点到c点人的动能先增加后减少，从b点开始人的动能开始减少，故AB错误；CD．从P点到a点的过程中，人只受重力，机械能守恒；从a点到c点的过程中，弹力对人做负功，机械能开始减少，故C错误，D正确。故选D。5. 如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是（　　）A. 增大波源振幅 B. 减小波源振幅 C. 减小波源距桥墩的距离 D. 降低波源频率【答案】D【解析】【详解】水波波速不变，波源频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之波源降低频率，波长增大，衍射现象更明显，可以使水波能带动叶片振动，而与波源距桥墩的距离，波源振幅无关，故A BC错误，D正确。故选D。6. 磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极（N极或S极）的粒子，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，目前科学家还没有证实磁单极子的存在。若自然界中存在磁单极子，以其为球心画出两个球面1和2，如图所示，a点位于球面1上，b点位于球面2上，则下列说法正确的是（　　）A. 球面1和球面2的磁通量相同 B. 球面1比球面2的磁通量小C. a点和b点的磁感应强度相同 D. a点比b点的磁感应强度小【答案】A【解析】【详解】AB．磁通量也是穿过球面的磁感线的条数，由于从磁单极子发出的磁感线的条数是一定的，故穿过球面1与球面2的磁感线的条数是相等的，即球面1与球面2的磁通量相等，故A正确，B错误；CD．若有磁单极子，位于球心处，因为它的磁感线分布类似于点电荷的电场线的分布，故我们可以类比一个点电荷放在球心处，则a点的电场强度大于b点，故a点的磁感应强度也大于b点，故CD错误。故选A。7. 小电珠与电动机并联接入电路，两者均正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2则（　　）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【详解】A．小电珠与电动机并联接入电路，所以故A错误； BCD．对小电珠，由欧姆定律可得电动机正常工作时，由于线圈切割磁感线产生反电动势，所以所以故B正确，CD错误。故选B。8. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t=2s时的波形如图（a）所示，x=3m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（　　）A. m/s B. m/s C. m/s D. m/s【答案】A【解析】【详解】在t=2s时，由x=3m处质点的振动图像（b）可知，波的周期为T=4s，质点在t=2s时从平衡位置向下振动，由波的传播方向可知，x=3m处质点可能处在处，则有解得（n=0、1、2、3…）则波速可能是（n=0、1、2、3…）当n=0时当n=1时当n=2时因此由题意可知A正确，BCD错误。故选A。9. 如图所示，解放军战士在水平地面上拉着轮胎做匀速直线运动进行负荷训练，运动过程中保持双肩及两绳的端点A、B等高。两绳间的夹角为，所构成的平面与水平面间的夹角恒为，轮胎重为G，地面对轮胎的摩擦阻力大小恒为Ff，则每根绳的拉力大小为（　　）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】设每根绳的拉力为F，则这两根绳拉力的合力方向沿绳子所组成角的角平分线，与水平面的夹角为α，受力分析如图所示对轮胎解得故ABD错误，C正确。故选C。10. 扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌，为了隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加恒定磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（　　）A. B. C. D. 【答案】D【解析】【详解】装置原理是利用电磁阻尼。当薄板进出磁场时产生感应电流，薄板受安培力，安培力总是阻碍导体相对磁场的运动，从而使薄板尽快停下来。只有D项阻碍上下左右振动最有效。故ABC错误，D正确。故选D。11. 图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2V。一电子经过a时的动能为10eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。则（　　）A. 平面a电势最低，平面f电势最高B. 该电子可能到达不了平面fC. 该电子经过平面b时，电势能和动能之和为10eVD. 该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍【答案】B【解析】【详解】A．从a到d的过程中电子克服电场力做功，所以电场线的方向垂直于等势面由a指向f，所以平面a电势最高，平面f电势最低，故A错误；B．电子从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV，所以相邻等势面间的电势差为2V，电子经过a时的动能为10eV，由上分析可知，当电子由a向f方向运动，则电子到达平面f的动能为2eV，由于题目中没有说明电子如何运动，因此也可能电子在匀强电场中做抛体运动，则可能不会到达平面f，故B正确；C．根据能量守恒可知，该电子经过平面b时，电势能和动能之和大于10eV，故C错误；D．电子经过平面b时动能是平面d的动能2倍，电子经过平面b时的速率是经过d时的倍，故D错误。故选B。12. 动车组由多节动力车厢提供动力，从而到达提速的目的。设质量为m的动车组通过轨道abcd，若整个过程中所受阻力与速率成正比，有四节动力车厢，每节动力车厢发动机的额定功率均为P，动车组在bc段到达的最大速度为vm。下列说法正确的是（　　）A. 动车组在bc段匀加速启动的过程中，牵引力恒定不变B. 若动车组在abcd段保持速率不变行驶，则在bc段输出功率最大C. 若四节动力车厢输出的总功率为2P，动车组在bc段的最大速度为0.5vmD. 动车组在cd段能到达的最大速度最大【答案】D【解析】【详解】A．动车组在bc段匀加速启动的过程中，速度逐渐增大，所受阻力与速率成正比，所以牵引力逐渐增大，故A错误；B．动车组在abcd段保持速率不变行驶，则阻力不变，在ab段不仅需要克服阻力，还需要克服重力做功，所以ab段输出功率最大，故B错误；C．根据题意则有所以则有联立解得故C错误；D．动车组在cd段除了动车自身做功外，重力也会做功，故动车组在cd段能到达的最大速度最大，故D正确。故选D。二、填空题（共20分。每小题4分）13. 如图是伏打电池原理示意图，a、b表示电极A、B和电解液接触层中的点，在图中用数字①②③表示的三个区域中，自由电荷依靠非静电力移动的区域为___________（填入数字序号），B极和b点中电势较高的点是___________。【答案】 ①. ①③ ②. b点【解析】【详解】[1] 带电接触层区域可自发的进行氧化还原反应，是非静电力做功的区域，即①③区域。[2]电场线从正极发出指向负极，电势沿着电场线的方向降低，所以b点电势较高。14. 如图，两个电荷量均为Q的正点电荷固定于x轴A、B两点，其坐标分别为（a，0）、（-a，0），电量为q的负点电荷在y轴坐标为（0，a）处的C点受到的电场力大小为___________；由静止释放负点电荷，若其由C首次运动至O点的时间为0.2s，求0.6s内负点电荷运动的路程是___________。【答案】 ①. ②. 【解析】【详解】[1]在C点受到的电场力[2]分析可知负点电荷在y轴上做简谐运动，平衡位置在O点振幅为a，故由C 至Q为0.2s，则当路程为15. 如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，在此过程中，该磁场___________（选填“逐渐增强”或“逐渐减弱”），回路中感应电流的方向___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。【答案】 ① 逐渐减弱 ②. 逆时针【解析】【详解】[1]匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，说明受到安培力的方向向外，导线围成的面积扩大，由楞次定律可知，导线内的磁通量一定在减小，因为扩大面积可以阻碍磁通量的减小，所以该磁场在“逐渐减弱”。[2]由楞次定律可知，原磁场方向向外，且逐渐减弱，回路中感应电流的磁场与原磁场方向相同，所以感应电流的方向是“逆时针”。16. 2021年5月，“天问一号” 着陆巡视器带着“祝融号”火星车软着陆火星时，在“降落伞减速”阶段，垂直火星表面速度由396m/s减至61m/s，用时168s，此阶段减速的平均加速度大小为___________m/s2；地球质量约为火星质量的9.3倍，地球半径约为火星半径的1.9倍，“天问一号”质量约为5.3吨，“天问一号”在“降落伞减速”阶段受到的平均空气阻力约为___________N。（本题答案保留一位有效数字）【答案】 ① ②. 【解析】【详解】[1]减速阶段加速度大小为[2]根据结合题意可知 火星车着陆时，根据牛顿第二定律可知解得17. 在如图（a）所示的电路中，电源电动势为3V，内阻不计，L1、L2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的U-I曲线如图（b）所示，R为定值电阻，阻值为10Ω当开关S闭合后，L1消耗的电功率为________W，电路消耗的总功率___________W。【答案】 ①. ②. 【解析】【详解】[1]由图（b）可知，当小灯泡的电压为U1=3V时，电流为I1=0.25A，所以L1消耗的电功率为[2]由图（a）可知，L2两端的电压与电流的关系为在图（b）中做出该关系式的图线，如图所示，由图可知L2两端的电压为U2=1V，电流为I2=0.2A，L2消耗的功率为电阻R消耗的功率为电路消耗的总功率P=P1+P2+P3=0.75W+0.2W+0.4W=1.35W三、综合题（共 40 分）注意：第 19、20 题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。18. （1）如图（a）所示为“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”实验装置，图（b）为实验软件界面。实验中选择不同宽度的挡光片，由宽变窄逐次实验，每次实验中应使小车从轨道的________（选填“同一位置”或“不同位置”）由静止释放；（2）通过计算平均速度的大小可得，随着挡光片宽度减小，小车的平均速度将________（选填“增大”、“不变”或“减小”）；（3）如图（c）所示，相隔一定距离增加一个光电门传感器，可探究“物体质量一定，加速度a与物体受力F的定量关系”。若挡光片宽度为d，两光电门沿导轨方向的距离为L，某次实验测定小车经过两个光电门的挡光时间为t1、t2，则小车的加速度的表达为___________；（4）甲乙两位同学分别实验根据实验数据作图得到图（d）所示图线①②，两位同学实验中使用的小车质量，___________（选填“甲”或“乙”）质量更大一些，分析两位同学实验误差的最可能原因及应如何调整___________。【答案】 ①. 同一位置 ②. 减小 ③. ④. 乙 ⑤. 导轨倾角过大，应调整导轨倾角使小车在不受拉力时可在轨道上匀速运动【解析】【详解】（1）[1] 每次实验中为了保证通过光电门的速度一样，应使小车从轨道的同一位置由静止释放；（2）[2] 挡光片越小，挡光片的平均速度越趋近于挡光片前端的速度即越趋近于车头的速度，所以挡光片宽度减小，小车的平均速度将减小；（3）[3]根据公式则有解得（4）[4]根据牛顿第二定律可知所以乙的质量更大一些；[5]从图中可以看出，当F为0时，就有了加速度，所以应该为导轨倾角过大，应调整导轨倾角使小车在不受拉力时可在轨道上匀速运动。19. 2022年北京冬奥会将于2月4日至2月20日举行，跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图为一简化的跳台滑雪的雪道示意图。助滑坡由AB和BC组成，AB是倾角为37°的斜坡，长度为L=100m，BC为半径R=20m的圆弧面，二者相切于B点，与水平面相切于C，∠BOC=37°，雪橇与滑道间的动摩擦因数为μ=0.4处处相等，CD为竖直跳台。运动员连同滑雪装备总质量为70kg，从A点由静止滑下，通过C点水平飞出，飞行一段时间落到着陆坡DE上的E点。运动员运动到C点时的速度是20m/s，CE间的竖直高度hCE=41.25m。不计空气阻力。全程不考虑运动员使用滑雪杖助力，试求：（1）运动员在E点着陆前瞬时速度大小； （2）运动员到达滑道上的C点时受到的支持力大小和加速度大小；（3）运动员从A点滑到C点过程中克服阻力做的功。【答案】（1）35m/s；（2）2100N，20m/s2；（3）28000J【解析】【详解】解：（1）运动员经C点做平抛运动，在水平方向x=vCt在竖直方向vy=gt运动员在E点着陆前瞬时速度大小解得（2）在C点，支持力与重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律可得运动员受到的支持力大小运动员加速度大小（3）运动员从A到C，由动能定理因此阻力做功，运动员从A点滑到C点克服阻力做功28000J。20. 如图（a）所示，两根不计电阻、间距L=0.5m的足够长平行光滑金属导轨，竖直固定在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度大小为B=0.4T。导轨上端串联非线性电子元件Z和阻值为R=4Ω的电阻。元件Z的图像如图（b）所示，当流过元件Z的电流大于或等于I0时，电压稳定为Um。其中I0=0.25A，Um=2.0V。质量为m、不计电阻的金属棒可沿导轨运动，运动中金属棒始终水平且与导轨保持良好接触。忽略空气阻力及回路中的电流对原磁场的影响。（1）闭合开关S，由静止释放金属棒，测得金属棒下落的最大速度v1=20m/s，试确定金属棒中此时的电流大小和方向；（2）试确定金属棒质量m；（3）断开开关S，由静止释放同一根金属棒，求金属棒下落最大速度v2；（4）先闭合开关S，由静止释放同一金属棒，金属棒达到最大速度后，再断开开关S。忽略回路中电流突变的时间，求S断开瞬间金属棒的加速度大小a。【答案】（1）1A，由左向右；（2）0.02kg；（3）30m/s；（4）【解析】【详解】（1）金属棒下落速度最大时，重力与安培力平衡，故安培力方向竖直向上，且根据左手定则可知电流方向由左向右（2）速度最大时解得（3）断开S，当下落速度为v2时由上述分析可知，此时电路电流大于 ，故元件电压为 ，则联立解得（4）断开S瞬间，金属棒速度 由于此时电流大于，则元件电压为定值电阻电压为电流安培力加速度