浙江省宁波市2022-2023学年高一上学期期末考试物理模拟试卷

这是一份浙江省宁波市2022-2023学年高一上学期期末考试物理模拟试卷，共16页。试卷主要包含了下列说法正确的是，如图所示是中国第一高楼等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年浙江省宁波市高一（上）期末物理考试模拟试卷
一．选择题（共15小题，满分45分）
1．某同学查阅科技资料时发现，飞机飞行过程中，根据物理学中流体力学可得定量计算升力的公式为Y=12ρCSv2，其中Y为升力，ρ为空气密度，C为升力系数，S为机翼的特征面积，v为空气流体的速度。升力系数C与机翼横截面的形状，气流与机翼所成的角度（即迎角）等有关，以下关于C的单位说法正确的是（　　）
A．kg/（m2⋅s2） B．N/m
C．N/m2 D．某一常数，无单位
2．在物理学的发展过程中，物理学家们提出了许多物理学的研究方法，以下关于物理学的研究方法的叙述中，说法正确的是（　　）
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用点来代替物体的方法叫等效替代法
B．当Δt极短时，ΔxΔt就可以表示物体在某时刻或某位置的瞬时速度，这体现了物理学中的微元法
C．加速度的定义a=ΔvΔt采用的是比值定义法
D．“质点”概念的引入是运用了控制变量法
3．手机给人民生活带来很多便利，手机导航APP极大地方便了“不识路”的驾车族，如图为某车主手机导航图，下列说法正确的是（　　）

A．图中“9：25”指的是时间间隔
B．图中“1小时2分”指的是时刻
C．图中“41.3公里”指的是路程
D．图中“41.3公里”指的是位移的大小
4．牙膏是生活中常用物品，在你使用牙膏过程中涉及到的物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．牙膏皮被挤压的过程中产生的形变为弹性形变
B．牙膏能被挤出来是因为牙膏受到重力的作用
C．牙膏盖上设计的条纹是为了增大摩擦系数
D．挤牙膏时，手对牙膏皮的力与牙膏皮对手的力是一对平衡力
5．“平衡”一词，在不同语境中的意义不同，高中物理中的“共点力平衡”现象中的“平衡”，是指作用在物体同一点（或同一质点）上的各力的作用效果彼此抵消，从运动效果看好像物体没有受力一样。一质点在互成角度的几个恒力的共同作用下处于平衡状态，则下列说法中一定错误的是（　　）
A．该质点的加速度一定为零
B．某一个力一定与其它力的合力等大、反向、共线
C．该质点在任何时间里的速度变化量一定相同
D．该质点的速度一定为零
6．下列说法正确的是（　　）
A．纸飞机被水平投出后，将做平抛运动
B．铁饼被运动员奋力投出后的运动可视为平抛运动
C．小球从水平桌面边缘滚落后的运动可视为平抛运动
D．上升到最高点的烟火爆炸后，会形成一个半径逐渐增大的“火球”，其球面上的每一颗火星均做平抛运动
7．如图所示是中国第一高楼．在顶楼外壁固定保温材料时，装修人员不小心掉落一颗螺钉，由静止加速下落，在空气阻力作用下，加速度逐渐减小直至为零，然后进入收尾阶段。下列说法中正确的是（　　）

A．开始下落阶段，速度的变化率越来越大
B．开始下落阶段，每经历相等时间，速度增加量越来越大
C．在下落的收尾阶段，速度的变化率为零
D．在下落的收尾阶段，速度均匀增大
8．2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课．在太空授课开始之前，央视直播间的主持人向各个分课堂的同学们提了问题，其中一个提问是：航天员在舱外机械臂上，一手拿小钢球，一手拿羽毛，双手用同样的力作用相同的一小段时间后，向同一方向扔出，预定目标为扔出正前方的两米处，谁先抵达？对此，你的理解是（　　）
A．小钢球先到达，因为小钢球的惯性比羽毛大
B．羽毛先到达，因为离开手之后羽毛的速度大
C．不能到达，因为在舱外小钢球和羽毛没有惯性
D．同时到达，因为没有阻力影响，轻、重物体运动一样快
9．质点在xOy平面内从O点开始运动，其轨迹在xOy平面直角坐标系中的方程为y＝2x，则质点可能做（　　）
A．在Ox方向上做2m/s的匀速运动，在Oy方向做1m/s的匀速运动
B．在Ox方向上做初速度为零的2m/s2的匀加速运动，在Oy方向做2m/s的匀速运动
C．在Ox方向上做1m/s的匀速运动，在Oy方向做初速度为零的2m/s2的匀加速运动
D．在Ox方向上做初速度为零的1m/s2的匀加速运动，在Oy方向做初速度为零的2m/s2的匀加速运动
10．狞猫弹跳力惊人，栖息在干燥的旷野和沙漠，善于捕捉鸟类。一只狞猫以某一初速度斜向上与水平地面成θ角跳离地面，落地前其最大高度为h，最大水平位移为x，不考虑空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．保持起跳速度大小不变，增大θ角，狞猫在空中的运动时间不变
B．保持起跳速度大小不变，增大θ角，狞猫在空中的最大高度h增大
C．保持起跳角度θ不变，增大起跳速度，x与h的比值减小
D．保持起跳角度θ不变，增大起跳速度，x与h的比值增大
11．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于倾角为θ的斜面上质量为m的物体A连接（另有一个完全相同的物体B紧贴着A，不粘连），弹簧与斜面平行且处于静止状态。现用沿斜面的力F缓慢推动物体B，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体A、B静止。撤去F后，物体A、B开始向上运动，已知重力加速度为g，物体A、B与斜面间的动摩擦因数为μ（μ＜tanθ）。则（　　）

A．施加力F前，弹簧被压缩了2mgsinθk
B．撤去F瞬间，物体A、B的加速度大小为（kx02m-μgcosθ﹣gsinθ）
C．撤去F后，物体A和B先做匀加速运动，再做匀减速运动
D．若物体A、B向上运动要分离，则分离时向上运动距离为（x0-2μmgcosθk）
12．如图，一质量为m＝2kg的木块放在水平地面上，在F＝10N的水平恒力作用下运动，加速度大小为a＝2m/s2，重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力，则该木块与水平地面之间的动摩擦因数为（　　）

A．0.2 B．0.3 C．0.35 D．0.4
13．在物理课堂上，某同学做实验，在台秤上做下蹲动作，已知他在台秤上静止不动时，台秤的示数为50kg。取重力加速度大小g＝10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．在完成一次下蹲动作的过程中，他一直处于超重状态
B．在完成一次下蹲动作的过程中，他一直处于失重状态
C．若台秤的示数为25kg，则此时他下蹲的加速度大小为5m/s2
D．若台秤的示数为60kg，则此时他下蹲的加速度大小为12m/s2
14．将一个质量为1kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反．该过程的v﹣t图象如图所示，g取10m/s2。下列说法中正确的是（　　）

A．小球所受重力和阻力大小之比为6：1
B．小球落回到抛出点时的速度大小为86m/s
C．小球上升过程与下落过程所用时间之比为3：2
D．小球下落过程中，受到向上的空气阻力，处于超重状态
15．如图所示，粗糙水平面上放置质量分别为m、2m和3m的3个木块，木块与水平面间动摩擦因数相同，其间均用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为FT．现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使3个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是（　　）

A．绳断前，a、b两轻绳的拉力比总为4：1
B．当F逐渐增大到FT时，轻绳a刚好被拉断
C．当F逐渐增大到1.5FT时，轻绳a还不会被拉断
D．若水平面是光滑的，则绳断前，a、b两轻绳的拉力比大于4：1
二．实验题（共2小题，满分16分）
16．（8分）某同学用图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系，所用交变电流的频率为50Hz。

（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，这样做的目的是 　 　。
（2）图乙是他某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据在图中已标注，则纸带的 　 　（填“左”或“右”）端与小车相连，小车的加速度是 　 　m/s2。
次数
1
2
3
4
加速度a（m•s2）
0.618
0.482
0.317
0.152
质量倒数1m/kg-1
4.00
3.03
2.00
1.00
（3）保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，分别测得不同质量时小车加速度a的数据如表所示。请在图丙的坐标纸中作出a-1m图像 　 　。根据a-1m图像可以得到的实验结论是 　 　。
17．某同学做“探究平抛运动的特点”实验，下图是采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片。测得真实小球直径与照片中小球直径的比值为k，照相机拍摄时每隔时间T曝光一次，截取照片中小球的三个位置a、b、c，测出水平间距x和竖直间距y1、y2，由以上物理量可求出：
（1）小球做平抛运动的初速度大小为 　 　；
（2）当地重力加速度大小为 　 　；
（3）小球经过b位置时竖直方向的速度大小为 　 　；
（4）因为小球的体积不可忽略，且不易确定球心位置，实验中用小球的最低点来代表小球的位置，则上面实验测得小球经过b位置的竖直方向速度与真实值相比 　 　（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
三．计算题（共4小题，满分39分）
18．（8分）目前全国正在建设ETC系统，ETC是电子不停车收费系统的简称，该系统可以。提高收费效率，节省车辆通行时间。汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示，假设汽车以正常行驶速度v1＝16m/s朝收费站沿直线行驶，如果过ETC通道，需要在距收费站中心线前d＝8m处正好匀减速至v2＝4m/s，匀速通过中心线后，再匀加速至v1正常行驶；如果过人工收费通道，需要恰好在中心线处匀减速至零，经过t0＝25s缴费成功后，再启动汽车匀加速至v1正常行驶。设汽车在减速和加速过程中的加速度大小分别为a1＝2m/s2，和a2＝1m/s2．求：
（1）汽车过ETC通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小
（2）汽车走ETC通道比走人工收费通道节约的时间△t是多少？





19．（9分）如图所示，两个质量均为m＝0.5kg的小环套在一水平放置的粗糙长杆上，两根长度均为L的轻绳一端系在小环上，另一端系在质量为M＝1kg的木块上，两小环均保持静止。重力加速度取g＝10m/s2。
（1）求每个小环对杆的压力大小；
（2）若小环与杆之间的动摩擦因数μ=36，求两环之间的最大距离。







20．2021年，“天问一号”成功着陆火星。着陆前，探测器在距火星表面高度h1＝100m时进入悬停状态。t＝0时，通过调整探测器发动机的作用力，使得探测器从静止开始先匀加速下落，t1＝11s时改做匀减速下落，t2＝31s时到达距火星表面高度h2＝0.8m处，此时探测器速度恰好为零。这时关闭发动机，探测器无动力下落至火星表面。取火星表面的重力加速度为4m/s2，设在整个下落过程中探测器受火星大气的阻力恒为其重力的0.2倍，不计探测器燃料燃烧引起的质量变化。求：
（1）探测器落到火星时速度的大小；
（2）探测器到达距火星表面60m时，发动机的推力与探测器重力的比值。




21．如图所示为车站使用的水平传送带的模型，它的水平传送带的长度为L＝8m，传送带的皮带轮的半径均为R＝0.2m，传送带的上部距地面的高度为h＝0.45m．现有一个旅行包（视为质点）以v0＝10m/s的初速度向右水平地滑上水平传送带，已知旅行包与皮带之间的动摩擦因数为μ＝0.6．本题中g取10m/s2．试讨论下列问题：
①若传送带静止，旅行包滑到B端时，人若没有及时取下，旅行包点将从B端滑落，则包的落地点距B端的水平距离又是多少？
②设皮带轮顺时针匀速运动，且皮带轮的角速度ω1＝40rad/s，旅行包落地点距B端的水平距离又是多少？
③设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动，画出旅行包落地点距B端的水平距离S随皮带轮的角速度ω变化的图象．


参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题，满分33分）
1．【解答】解：物理量之间的关系决定物理量的单位，通过题给物理量关系可知C=2YρSv2，
对应单位为Nkg⋅m-3⋅m2⋅(m/s)2=kg⋅m/s2kg⋅m/s2，
化简可以得出是一个数值，没有单位，故D正确，ABC错误。
故选：D。
2．【解答】解：AD、在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫理想化模型法，即“质点”概念的引入是运用了理想化模型法，故AD错误；
B、根据速度定义式v=ΔxΔt，当Δt趋于0时，ΔxΔt就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法，故B错误；
C、加速度的大小与速度的变化量无关，在定义加速度时a=ΔvΔt，采用了比值定义法，故C正确。
故选：C。
3．【解答】解：A、图中“9：25”指的是时刻，故A错误；
B、图中“1小时2分“指的是时间间隔，故B错误；
CD、图中“41.3公里“指的是行驶的总路程，不是位移大小，故C正确，D错误。
故选：C。
4．【解答】解：A、该牙膏皮被挤压后发生的形变，因没有恢复原状，则为非弹性形变，故A错误；
B、牙膏受到牙膏皮的作用力，发生形变，从而将牙膏挤出来，故B错误；
C、牙膏盖上的条纹是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦系数，增大摩擦力，故C正确；
D、挤牙膏时手对牙膏皮的作用力与牙膏皮对手的作用力属于作用力与反作用力，故D错误。
故选：C。
5．【解答】解：AC、质点受到几个共点的恒力作用而处于平衡状态，几个力的合外力为零，则该质点的加速度一定为零，该质点在任何时间里的速度变化量均为零，故AC正确；
B、某个恒力与其它力的合力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，故B正确；
D、处于平衡状态的物体可以是静止，也可以是保持匀速直线运动，故D错误；
本题选择错误选项，
故选：D。
6．【解答】解：A.纸飞机受到的空气阻力不可忽略，所以加速度不等于重力加速度，故A错误；
B.抛出的铁饼初速度不水平，所以不是平抛，是斜抛运动，故B错误；
C.用受力分析图集可知，平抛物体运动路线可分解为水平的匀速运动和竖直的自由落体运动，故正确；
D.不是每一颗“火球”都是平抛运动，其中有的斜抛有的平抛有的竖直加速下落，故D错误。
故选：C。
7．【解答】解：A、螺钉在开始下落阶段在空气阻力作用下，加速度逐渐减小，则速度的变化率越来越小，故A错误；
B、螺钉在开始下落阶段加速度逐渐减小，每经历相等时间内速度增量Δv＝aΔt，所以每经历相等时间，速度增加量越来越小，故B错误；
CD、在下落的收尾阶段，螺钉的加速度为零，所以最后速度达到最大且不再变化，所以速度的变化率为零，故C正确，D错误。
故选：C。
8．【解答】解：ABD、由于用同样的力作用相同的一段时间，人对球的冲量相同，由动量定理得I合＝mv可知质量与速度成反比，故质量小的羽毛获得的速度大，舱外没有空气，离开手以后，在飞行过程中小钢球和羽毛的运动都可看作匀速直线运动，故羽毛先到达，故AD错误，B正确；
C、惯性是物体本身固有的属性，在任何状态下都具有惯性，故C错误；
故选：B。
9．【解答】解：A．由轨迹方程可知在Oy方向的平均速度是Ox方向上的二倍，若在Ox方向上做2m/s的匀速运动，在Oy方向做4m/s的匀速运动，故A错误
B．如果在Ox方向上做初速度为零的2m/s2的匀加速运动，在Oy方向做2m/s的匀速运动，平均速度不能保持始终是二倍的关系，故B错误；
C．如果在Ox方向上做1m/s的匀速运动，在Oy方向做初速度为零的2m/s2的匀加速运动，平均速度不能保持始终是二倍的关系，故C错误；
D．如果在Ox方向上做初速度为零的1m/s2的匀加速运动，在Oy方向做初速度为零的2m/s2，则vx＝axt
vy＝ayt
则有v y=2vx
故D正确。
故选：D。
10．【解答】解：设狞猫初速度为v，对速度进行水平和竖直方向分解，得水平和竖直方向分速度分别为vcosθ和vsinθ。
可知狞猫跳起后，竖直方向做竖直上抛运动，由运动学公式，可知最大高度为：h=v2sin2θ2g⋯①
由于不计空气阻力，所以狞猫上升和下落过程的运动时间一致，运动时间为：t=2vsinθg⋯②
狞猫起跳后，水平方向做匀速直线运动，所以水平位移为：x＝vcosθ•t=2v2sinθcosθg⋯③
由①③可得：xh=4cosθsinθ⋯④
由②可知，若起跳速度不变，增大θ角，狞猫运动时间会变大，故A错误。
由①可知，若起跳速度不变，增大θ角，狞猫在空中最大高度h变大，故B正确。
由③可知，x与h的比值只与起跳角度有关，若起跳角度不变，则x与h的比值也不会变，故CD错误。
故选：B。
11．【解答】解：A、施加力F前，把AB作为一个整体受力分析，在斜面方向上，重力的下滑分力与弹簧的弹力和摩擦力的合力平衡，即2mgsinθ＝F弹+f，胡克定律F弹＝kx联立得x=2mgsinθ-fk，故A错误；
B、撤去F瞬间，把AB作为一个整体受力分析有F合＝kx0﹣2μmgcosθ﹣2mgsinθ，a=F合2m，解得a=kx02m-μgcosθ﹣gsinθ，故B正确；
C、由B项的分析可知，物体向上运动时弹簧伸长量发生变化即弹力发生变化，物体所受合外力发生变化，加速度变化，故不会做匀加速运动，故C错误；
D、若物体A、B向上运动要分离，则A、B两物体会在弹簧达到原长时分离，故D错误。
故选：B。
12．【解答】解：木块受重力、地面的支持力、外力F、摩擦力做加速运动，
由牛顿第二定律得：F−μmg＝ma
整理得：μ=F-mamg
解得：μ＝0.3，故ACD错误，B正确。
故选：B。
13．【解答】解：AB、人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，所以先失重再超重，故AB错误；
C、若台秤的示数为25kg，说明他处于失重状态，加速度向下，则此时他下蹲的加速度大小为a=mg-FNm=50×10-25×1050m/s2＝5m/s2，故C正确；
D、若台秤的示数为60kg，说明他处于超重状态，加速度向上，则此时他下蹲的加速度大小为a′=F'N-mgm=60×10-50×1050m/s2＝2m/s2，则此时他下蹲的加速度大小为2m/s2，故D错误。
故选：C。
14．【解答】解：A、小球向上做匀减速运动的加速度大小a1=△v△t=242=12m/s2，根据牛顿第二定律得，mg+f＝ma1，解得阻力f＝ma1﹣mg＝2m＝2N，则重力和阻力大小之比为mg：f＝5：1．故A错误。
B、小球上升的高度x=v02t1=242×2＝24m，小球下降的加速度大小a2=mg-fm=1×10-21=8m/s2，根据x=12a2t22得，t2=2xa2=2×248=6s，则小球落回到抛出点时的速度大小为 v＝a2t2＝86 m/s，故B正确。
C、上升的时间和下落的时间之比为t1：t2＝2：6．故C错误。
D、下落的过程中，加速度向下，处于失重状态。故D错误。
故选：B。
15．【解答】解：A、设三个木块的加速度为a。对m，由牛顿第二定律有：Tb﹣μmg＝ma，得：Tb＝μmg+ma．对3m，由牛顿第二定律有：Ta﹣Tb﹣μ•3mg＝3ma，得：Ta＝4（μmg+ma）＝4Tb，则有：Ta：Tb＝4：1．故A正确。
BC、轻绳a刚好被拉断时拉力为FT．对m和3m整体，由牛顿第二定律得：FT﹣μ•4mg＝4ma。对三个木块整体，有：F﹣μ•6mg＝6ma
联立解得：F＝1.5FT．故BC错误。
D、若水平面是光滑的，则绳断前，对m，由牛顿第二定律有：Tb＝ma，得：Tb＝ma．对3m，由牛顿第二定律有：Ta﹣Tb＝3ma，得：Ta＝4ma＝4Tb，则有：Ta：Tb＝4：1．故D错误。
故选：A。
二．实验题（共2小题，满分8分）
16．【解答】解：（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，这样做的目的是平衡摩擦力。
（2）小车拖着纸带做加速运动，点间距逐渐变大，则纸带的左端与小车相连；
根据逐差法可得小车的加速度是a=(7.72+7.21-6.70-6.19)×10-24×0.12m/s2=0.51m/s2
（3）用一条直线尽可能地穿过更多的点，不在直线上的点尽量均匀地分布在直线两侧，误差较大的点舍去，作出a-1m图像如图；

根据a-1m图像可以得到的实验结论是在拉力不变时，小车的加速度与质量成反比。
故答案为：（1）平衡摩擦力；（2）左；0.51；（3）a-1m图像如上图所示；在拉力不变时，小车的加速度与质量成反比。
17．【解答】解：（1）由于实际尺寸是图片尺寸的k倍，由图可以看出：三个点的水平距离均为x，所以相邻的时间相等，即曝光时间相等为T，那么水平速度：v0=kxT；
（2）在竖直方向由逐差公式有：k（y2﹣y1）＝gT2，所以重力加速度g=k(y2-y1)T2；
（3）据匀变事直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度求b的竖直速度：vby=vacy=k(y1+y2)2T；
（4）实验中虽然用小球的最低点来代表小球的位置，但第一个球的位置均发生相同的变化，所以并不影响水平位移和竖直位移的测定，故速度的测量值与真实值相比不变。
故答案为：（1）kxT；（2）k(y2-y1)T2；（3）k(y1+y2)2T；（4）不变
三．计算题（共4小题，满分17分）
18．【解答】解：（1）汽车匀减速V2的距离为x1=V12-V222a1=60m
匀加速过程x2=V12-V222a2=120m
则汽车的总位移为x＝x1+x2+d＝188m。
（2）汽车通过ETC通道时：
匀减速时间：t1=V1-V2a1=6s
匀速过程时间为：t2=dV2=2s
匀加速时间：t3=V1-V2a2=12s
汽车通过人工通道时：
刹车时间t1'=V1a1=8s
汽车的刹车位移为x1'=v12t1'=64m
加速过程的时间：
t2'=V1a2=16s
汽车的加速位移为x2'=v12t2'=128m
汽车经过人工通道时恢复到原来速度所经过的距离为x′＝x1′+x2′＝192m
汽车走ETC通道和走人工通道相同位移时，汽车所用时间为
t=t1+t2+t3+x'-xv1=20.25s
所以节省的时间为△t＝t′﹣t＝28.75s。
答：（1）汽车过ETC通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小为188m；
（2）汽车走ETC通道比走人工收费通道节约的时间△t是28.75s。
19．【解答】解：（1）设杆对每个小环的支持力为FN，整体法分析有：2FN＝（M+2m） g
代入数据解得：FN＝10N
由牛顿第三定律得：小环对杆的压力F'N＝FN＝10N
（2）设绳子与竖直方向的夹角为θ，对M受力分析得临界状态时，2FTcosθ＝Mg
小环受到的静摩擦力达到最大值，则有FTsinθ＝μFN
根据几何关系有：sinθ=x2L
联立解得：x＝L
答：（1）每个小环对杆的压力大小为10N；
（2）两环之间的最大距离为L。
20．【解答】解：（1）在下落过程中，根据牛顿第二定律可得：mg﹣0.2mg＝ma，解得a＝3.2m/s2
根据速度—位移公式可得v2＝2ah2，解得v=825m/s
（2）在探测器加速下落和减速下落的过程中，达到的最大速度为vm，则h1-h2=vm2t2，解得vm＝6.4m/s
加速下落通过的位移为h'=vm2t1=6.42×11m=35.2m，此时距火星表面的距离h火＝h1﹣h′＝100m﹣35.2m＝64.8m，故探测器到达距火星表面60m时处于减速阶段，减速阶段通过的位移为h″＝h﹣h′﹣h2，解得h″＝64m
根据速度—位移公式可得：vm2=2a'h″，解得a′＝0.32m/s2
根据牛顿第二定律可得：0.2mg+F﹣mg＝ma′，解得F＝3.52mN
则Fmg=3.52m4m=2225
答：（1）探测器落到火星时速度的大小为825m/s；
（2）探测器到达距火星表面60m时，发动机的推力与探测器重力的比值为22：25。
21．【解答】解：（1）旅行包做匀减速运动，ma＝μmg
a＝6m/s2
旅行包到达B端速度为v=v02-2aL=2m/s
旅行包离开传送带后做平抛运动，则有：
包从B点到落地点的时间t=2hg
包的落地点距B端的水平距离为s＝vt
解得：s＝0.6m
（2）当ω1＝40rad/s时，皮带速度为v1＝ω1R＝8m/s
当旅行包速度也为v1＝8m/s时，在皮带上运动了位移s=v02-v122a
解得：s＝3m＜8m（1分以后旅行包做匀速直线运动，所以旅行包到达B端的速度也为v1＝8m/s）
包的落地点距B端的水平距离为s1＝v1t
解得：s1＝2.4m
（3）皮带轮顺时针匀速转动，若v皮≤2m/s
则旅行包一直做匀减速运动，到达B点的速度为2m/s，
皮带轮的临界角速度为
ω=vr=20.2rad/s＝10rad/s
所以当ω≤10rad/s时，旅行包落地点距B端的水平距离S总是0.6m，
若物体在传送带上一直做匀加速直线运动，则根据位移﹣速度公式得：
2as=v2-v02
解得：v＝14m/s
即要求v皮≥14m/s，ω=vr=70rad/s
此时物体到达B点的速度为14m/s
s＝vt＝14×0.3m＝4.2m
所以当ω≥70rad/s时，旅行包落地点距B端的水平距离S总是4.2m，
若2m/s＜v皮＜14m/s时，旅行包先减速运动，速度与传送带相同时做匀速直线运动，
最终速度与传送带速度相同，所以v＝ωr
s＝vt＝0.06ω，图象是一条倾斜的直线
所以画出的图象如图所示．
答：①．包的落地点距B端的水平距离是0.6m；
②．设皮带轮顺时针匀速运动，且皮带轮的角速度ω1＝40rad/s，旅行包落地点距B端的水平距离是2.4m；
③．图象如图所示．