2022-2023学年陕西省榆林市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年陕西省榆林市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.静电现象在自然界中普遍存在。下列做法中属于利用静电的是( )
A. 在高大的建筑物顶端安装避雷针
B. 用静电除尘器收集空气中的尘埃和烟雾
C. 在加油站给车加油前，要用手触摸一下静电释放器
D. 在充满易燃气体或粉尘的环境中不要穿、脱化纤衣服
2.下列四幅图中，M、N两点电场强度相同的是( )
A. B.
C. D.
3.一物体同时受F1、F2、F3、F4四个力的作用，其中F1和F4垂直，在某运动过程中，这四个力对物体做的功分别30J、−50J、0J、40J，则下列说法正确的是( )
A. F1做的功比F2做的功多B. 力F4做的功最多
C. 力F3的大小不一定等于零D. 这四个力的合力对物体做的总功为0
4.如图，为防止航天员的肌肉萎缩，中国空间站配备了健身自行车作为健身器材。某次航天员健身时，脚踏板始终保持水平，脚踏板从图中的实线处匀速转至虚线处的过程中，关于脚踏板上P、Q两点的说法正确的是( )
A. P做匀速直线运动，Q做匀速圆周运动B. P、Q两点的向心加速度大小相等
C. P的周期比Q的大D. P的线速度大小比Q的大
5.近日一张名为“史上最寂寞熊猫”图片走红网络，一只熊猫躺在倾斜的树干上一动不动，姿势令人忍俊不禁，树干给熊猫的力的方向为( )
A. 竖直向下B. 竖直向上C. 沿树干向上D. 垂直于树干向上
6.水平桌面上一重200N的物体，与桌面间的动摩擦因数是0.2。当依次用25N和60N的水平拉力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A. 45N，60NB. 25N，0NC. 25N，60ND. 25N，40N
7.某同学通过在压力传感器上做下蹲和起立的动作来研究超重和失重现象。如图所示，该同学先由直立站姿快速下蹲，短暂停留后快速站起，在这一过程中压力传感器通过计算机实时地把压力随时间变化曲线呈现出来，则此曲线可能是( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
8.如图，套在竖直细杆上的轻环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连，施加外力让A沿杆以速度v匀速上升，从图中M位置上升至与定滑轮的连线处于水平N位置，已知AO与竖直杆成θ角，则( )
A. 刚开始时B的速度为vcsθ
B. A匀速上升时，重物B也匀速下降
C. 重物B下降过程，绳对B的拉力大于B的重力
D. A运动到位置N时，B的速度最大
9.一同学将排球自O点垫起，排球竖直向上运动，随后下落回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力大小和速度大小成正比，则该排球( )
A. 上升过程和下落过程通过的路程相同B. 上升过程中做匀减速运动
C. 上升时间小于下落时间D. 下落过程中速度的变化率始终不变
10.如图所示为室内场地自行车赛的比赛情景，运动员以速度v在倾角为θ的粗糙倾斜赛道上做匀速圆周运动。已知运动员质量为m，圆周运动的半径为R，将运动员视为质点，则下列说法正确的是( )
A. 运动员的合外力方向沿赛道面向下
B. 运动员的合外力大小为mv2R
C. 运动员的速度可以超过 gRtanθ
D. 如果运动员减速，将做离心运动
11.飞天揽月，奔月取壤，“嫦娥五号”完成了中国航天史上一次壮举。如图所示为“嫦娥五号”着陆月球前部分轨道的简化示意图，Ⅰ是地月转移轨道，Ⅱ、Ⅲ是绕月球运行的椭圆轨道，Ⅳ是绕月球运行的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅱ的远月点和近月点。已知圆轨道Ⅳ到月球表面的距离为h，月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，不考虑月球的自转。下列关于“嫦娥五号”的说法正确的是( )
A. 由Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道，需在P处向前喷气；由Ⅱ轨道进入Ⅲ轨道，需在Q处向后喷气
B. 在Ⅱ轨道上从P点运动到Q点的过程中，速度增大，机械能不变
C. 在Ⅳ轨道上绕月运行的速度大小为 gR2R+h
D. 在轨道Ⅱ上的P点的速度比11.2km/s大
12.如图(a)，从高处M点到地面N点有Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道。两相同小物块甲、乙同时从M点由静止释放，沿不同轨道滑到N点，其速率v与时间t的关系如图(b)所示。由图可知，两物块在离开M点后、到达N点的下滑过程中( )
A. 重力势能减小，重力做的功相同B. 甲合外力做的功比乙的小
C. 甲沿Ⅱ下滑且同一时刻甲的动能比乙的小D. 乙沿Ⅰ下滑且乙的重力功率先增大后减小
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.(1)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤：
①用图钉将白纸固定在水平木板上。
②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上弹簧测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个弹簧测力计，小圆环停止时由两个弹簧测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，并______。(多选，填正确答案标号)
A.用刻度尺量出橡皮条的长度
B.用刻度尺量出两细线的长度
C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置
D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向
③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到______，由弹簧测力计的示数得到拉力 F的大小，沿细线标记此时F的方向。
④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图，得出合力F′的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示。
⑤比较F′和F的______，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
(2)若(1)中步骤③弹簧测力计的示数如图所示，此时该弹簧测力计的弹簧伸长了6cm(在弹性限度内)，则弹簧的劲度系数k=______N/m。
14.某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小铁球通过光电门的时间t，已知小铁球的质量为m，直径为d，当地的重力加速度为g。
(1)为了验证机械能守恒定律，除了该实验准备的如下器材：铁架台、夹子、小铁球、光电门、数字式计时器，还需要______。(选填“天平”“刻度尺”或“秒表”)
(2)若AB之间距离为h，则小铁球从A运动到B的过程中，减少的重力势能为______，增加的动能为______。(均用题中给出的字母表示)
(3)调整AB之间距离h，记录下小铁球通过光电门B的时间t，多次重复上述过程，作出1t2随h的变化图像如图乙所示。若小球下落过程中机械能守恒，则该直线斜率k0=______。
(4)若另一实验小组测得小球动能的增加量ΔEk总是稍大于重力势能的减少量ΔEp，原因可能是______。
四、简答题：本大题共3小题，共26分。
15.如图，把质量m=0.2kg、带正电的小球A用绝缘细绳悬挂起来，若将电荷Q=4.0×10−6C的带负电小球B靠近小球A，当两个带电小球在同一高度相距r=30cm时，绳与竖直方向恰成45∘角且小球A处于平衡状态，静电力常量k=9×109N⋅m2/C2，g=10m/s2。(小球A、B可看成点电荷)求：
(1)B球受到的库仑力大小；
(2)A球所带电荷量。
16.我国的交通规则规定：交通路口当绿灯熄灭、黄灯亮起时，车头已越过停车线的车辆可以继续通行，车头未越过停车线的若继续前行超越停车线则属于交通违章行为。某一平直公路路口绿灯熄灭，黄灯变亮之前，绿灯有3s的闪烁时间。一辆轿车以v0=15m/s的速度匀速直线行驶，在车头距离停车线54m处时看到绿灯开始闪烁，经过Δt=0.6s的反应时间后才能做出让车匀加速通过或匀减速停下的操作，已知该轿车加速运动时的最大加速度大小为2m/s2。
(1)若轿车司机采用匀加速通过的方式通过该路口，请通过计算判断该司机是否违章；
(2)若轿车司机采取匀减速停下，至少以多大的加速度刹车才能保证车头不越线。
17.如图，半径R=0.5m的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点，半径OA、OC与OB的夹角分别为53∘和37∘。将一个质量m=0.5kg的物体(视为质点)从A点左侧高h=0.8m处的P点水平抛出，恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物体与轨道CD间的动摩擦因数μ=0.8，重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，sin53∘=0.8，cs53∘=0.6，不计空气阻力。求：
(1)物体水平抛出时的初速度大小v0；
(2)经过B点时，圆弧轨道对物体的支持力FN的大小；
(3)物体在轨道CD上运动的距离x。(结果保留一位小数)
五、计算题：本大题共1小题，共10分。
18.随着石油资源的日益紧缺，各国都在加大电动汽车的研发。如图是某款电动汽车某次在平直公路上测试时的v−t图像。已知汽车和驾驶员总质量为1000kg，汽车测试时采用恒定加速度3m/s2启动，4s后达到额定功率60kW，启动11s后速度达到最大值30m/s，匀速行驶2s后开始刹车，刹车距离为45m。已知汽车刹车前阻力和刹车后阻力不一样，但在两个过程中阻力是恒定的。
(1)求汽车刹车前后的阻力f1、f2分别多大；
(2)4∼11s内汽车前进的位移。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】AC.在高大的建筑物顶端安装避雷针、在加油站给车加油前要用手触摸一下静电释放器，是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，故AC错误；
B.用静电除尘器收集空气中的尘埃和烟雾，利用静电可以吸附轻小物体的性质，属于静电的利用，故B正确；
D.在充满易燃气体或粉尘的环境中不要穿、脱化纤衣服，以防产生的静电导致发生火灾，即属于静电的防止，故D错误。
故选B。
2.【答案】D
【解析】解：A、图中M、N两点电场强度方向相反，电场强度不同，故A错误；
B、根据电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的切线方向表示电场强度的方向，可知图中M、N两点电场强度大小不相等，方向不同，所以电场强度不同，故B错误；
C、图中M、N两点电场强度方向相反，电场强度不同，故C错误；
D、图中M、N两点电场强度大小相等，方向相同，所以电场强度相同，故D正确。
故选：D。
在电场中，电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的切线方向表示电场强度的方向。当两点的电场强度大小和方向都相同时，电场强度才相同。
本题考查电场线的意义，电场线的切线方向表示场强的方向，电场线的疏密表示场强的大小。
3.【答案】C
【解析】解：AB.功是标量，但功的正负不是表示大小，所以F1做的功比F2做的功少，力F2做的功最多，故AB错误；
C.力F3做功为0，力F3的大小不一定等于零，可能是力的大小为0，也可能是力F3与位移的夹角为90∘，故C正确；
D.这四个力的合力对物体做的总功为：
W合=(30−50+0+40)J=20J，故D错误。
故选：C。
根据功的性质、功是标量、功的正负表示力做功的性质不表示大小，由此分析判断；合力的功等于各力做功的代数和。
本题考查功的性质以及总功的计算，要注意明确功的正负的意义，知道功是标量，会求合力的功。
4.【答案】B
【解析】解：脚踏板始终保持水平，脚踏板从图中的实线处匀速转至虚线处的过程中，脚踏板上所有点都具有相同的运动情况，P、Q两点均做匀速圆周运动，半径大小相等，角速度大小相等，周期相等，由v=ωr得，两点的线速度大小相等，由a=ω2r得，两点的向心加速度大小相等，。故ACD错误，B正确。
故选：B。
根据图片和脚踏板的运动分析两点的运动情况，根据线速度公式和向心加速度公式分析两点的线速度和加速度大小。
本题考查匀速圆周运动，解题关键是分析好两点的运动情况，掌握匀速圆周运动线速度和向心加速度的公式。
5.【答案】B
【解析】熊猫保持静止不动，可知熊猫受力平衡，合外力为零，故树干给熊猫的力大小等于重力，方向和重力相反，故树干给熊猫的力竖直向上，故B正确，ACD错误。
故选B。
6.【答案】D
【解析】解：最大静摩擦力为：fmax=μN=μG=0.2×200N=40N，用60N的水平拉力拉此物体时，物体处于运动状态，物体受到滑动摩擦力作用，则有f动=μN=μG=0.2×200N=40N，用25N的水平拉力拉此物体时，物体处于静止状态，物体受到静摩擦力作用，则有f静=F1=25N
，故ABC错误，D正确。
故选：D。
先算出最大静摩擦力，如果外加的拉力超过最大静摩擦力，物体则受滑动摩擦力。否则受静擦力，按平衡的方法来求静摩擦力。
关键是判断在不同外力作用下，处于什么状态。如果处于滑动，则摩擦力就是滑动摩擦力。用公式算。
7.【答案】A
【解析】解：在下蹲过程中，学生从刚开始静止到蹲下之后处于静止，向下做先加速后减速运动，加速度方向先向下后向上，先是处于失重状态然后处于超重状态，由牛顿第二定律知压力先小于重力后大于重力；在起立的过程中，向上先加速后减速运动，加速度先向上后向下，即先是处于超重状态后处于失重状态，由牛顿第二定律知压力先大于重力后小于重力，故BCD错误，A正确。
故选：A。
失重状态：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度；
超重状态：当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度。
人下蹲过程中，先是加速下降，加速度向下处于失重状态，后再减速下降，加速度向上，处于超重状态，起立过程中，先是加速上升，加速度向上，处于超重状态，后再减速上升，加速度向下处于失重状态。
本题考查物理知识与生活的联系，注意细致分析物理过程，仔细观察速度的变化情况，与超失重的概念联系起来加以识别。
8.【答案】AC
【解析】解：AD、对于A，它的速度如图中标出的v，这个速度看成是A的合速度，其分速度分别是va和vb，其中va就是B的速度vB(沿同一根绳子，大小相同)，刚开始时B的速度为vB=vcsθ；
当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时，va=0，所以B的速度vB=0，故A正确，D错误；
BC、因A匀速上升时，由公式vB=vcsθ，当A上升时，夹角θ增大，因此B做减速运动，由牛顿第二定律，可知，绳对B的拉力大于B的重力，故B错误，C正确；
故选：AC。
把A上升的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的速度，而沿绳子方向的速度与B的速度相等，并依据B的速度，判定B的运动性质，并由牛顿第二定律，确定拉力与重力的关系。
本题考查了运动的合成与分解问题，知道实际运动就是合运动是解答的关键，同时掌握B的运动性质也是解题的突破口。
9.【答案】AC
【解析】解：A.排球自O点垫起向上运动，随后下落回到O点，起点终点互换，位移大小相等，方向相反。则上升过程和下落过程通过的路程相同，故A正确；
B.上升过程中，排球受到重力和空气阻力作用，由于空气阻力为变力，则上升过程中不是做匀减速运动，故B错误；
C.上升时间受到的空气阻力向下，下落过程的空气阻力向上，可知排球上升过程的平均加速度大于下落过程的平均加速度，根据h=12at2可知上升时间小于下落时间，故C正确；
D.下落过程中速度的变化率等于下落过程的加速度大小，由于空气阻力为变力，则下落过程中速度的变化率不断发生变化。故D错误。
故选：AC。
用路程，位移，匀变速的概念来判断，分别分析上升与下降过程的受力情情，然后分别列出牛顿第二定律表达式来定性分析。
抓位移位，路程，匀变速的物理含义来分析。
10.【答案】BC
【解析】解：AB.运动员做匀速圆周运动，所受合外力提供向心力，合力方向水平指向圆心，大小为
F合=mv2R
故A错误，B正确；
C.以自行车和运动员为整体，当赛道对自行车的侧向摩擦力刚好为零时，恰好由重力和赛道支持力的合力提供向心力，则有
mgtanθ=mv2R
解得
v= gRtanθ
当赛道对自行车有向里侧向摩擦力时，速度可以超过 gRtanθ，故C正确；
D.如果运动员减速，需要的向心力减小，此时向心力“供”大于“需”，运动员将会做近心运动，故D错误。
故选：BC。
运动员在水平面内做匀速圆周运动，由合外力提供向心力，根据牛顿第二定律求速度最大值；匀速圆周运动合力提供向心力，明确物体做离心运动的条件。
解决本题的关键要把握匀速圆周运动的动力学特点：合力提供向心力，合力方向始终指向圆心，运用牛顿第二定律进行处理。
11.【答案】BC
【解析】解：A.由Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道，轨道变低，需在P处向前喷气，减速运动；由Ⅱ轨道进入Ⅲ轨道，轨道变低，需在Q处向前喷气，减速运动，故A错误；
B.在Ⅱ轨道上从P点运动到Q点的过程中，由远月点到近月点运动，重力势能减小，速度增大，但只有引力做功，机械能不变，故B正确；
C.不考虑月球的自转，在月球表面，万有引力等于重力GMmR2=mg
在圆轨道Ⅳ上运动，万有引力提供向心力，则
GMm(R+h)2=mv2R+h
解得在IV轨道上绕月运行的速度大小为
v= gR2R+h
故C正确；
D.在轨道Ⅱ上的P点的速度比地球的第二宇宙速度11.2km/s小，故D错误。
故选：BC。
根据变轨规律，轨道变低，需减速；
只有引力做功，机械能不变；
在月球表面，万有引力等于重力列式，在圆轨道Ⅳ上运动，万有引力提供向心力列式，求在Ⅳ轨道上绕月运行的速度大小；
速度大于11.2km/s将飞离地球。
本题考查变轨规律，轨道变低，需减速，同时考查学生对月球表面，万有引力等于重力，卫星轨道，万有引力提供向心力的掌握。
12.【答案】ACD
【解析】解：A、两物块下滑的高度相同，重力做正功，重力势能减小，根据WG=mgh可知，两物块重力势能减小，重力做的功相同，故A正确；
B、由于两条轨道光滑，物块下滑过程只有重力对物块做功，所以甲合外力做的功与乙合外力做的功相等，故B错误；
C、Ⅱ由v−t图像可知，甲物块下滑过程做匀加速直线运动，甲沿Ⅱ下滑，且同一时刻甲的速度比乙的小，两物块质量相等，所以同一时刻甲的动能比乙的小，故C正确；
D、乙沿I下滑过程，在M点速度为零，重力功率为0。在N点速度方向与重力方向垂直，重力功率也为0，所以乙沿Ⅰ下滑过程中，乙的重力功率先增大后减小，故D正确。
故选：ACD。
根据高度变化分析重力势能的变化。根据初末位置高度差关系分析重力做功关系；物块下滑过程只有重力对物块做功，合外力做的功即为重力做功；同一时刻根据速度大小关系分析动能关系；乙沿Ⅰ下滑过程，根据初末位置重力的瞬时功率，分析过程中重力功率的变化情况。
本题考查瞬时功率和动能，解题的关键要理解速率-时间图像的意义。对于合外力做功，也可以根据动能定理分析。
13.【答案】CD 同一位置 大小和方向 40
【解析】解：(1)②A.橡皮筋的弹力用弹簧测力计测量，因此不需要测量橡皮筋的长度，故A错误；
BD.本实验需要用细绳套确定拉力的方向，但不需要测量细绳套的长度，故B错误，D正确；
C.本实验采用了等效替代法，为了使前后两次实验的效果相同，因此需要用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置以及用铅笔在白纸上标记出两细线的方向，故C正确。
故选：CD。
③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到同一位置，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向；
⑤比较F′和F的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
(2)由图可知弹簧测力计的示数为F=2.40N
此时该弹簧测力计的弹簧伸长了6cm，即x=6cm=0.06m
根据胡克定律可知弹簧的劲度系数为k=Fx=
故答案为：(1)②CD；③同一位置；⑤大小和方向；(2)40。
(1)合力与分力为等效替代关系，要验证力的平行四边形定则，应使两个力和一个力作用效果相同，根据实验原理和注意事项分析即可；
(2)弹簧测力计的的分度值为0.1N，读数时读到下一位，根据胡克定律求劲度系数。
本题考查验证力的平行四边形定则实验，解题关键是掌握该实验的实验原理和注意事项。
14.【答案】刻度尺 mghmd22t2 2gd2 在测量小球的释放点A点与B点之间的距离时，测量值比实际值偏小。
【解析】解：(1)为了计算小铁球从A运动到B的过程中减少的重力势能，还需要使用刻度尺测量释放点与光电门之间的距离；用光电计时器记录时间，因此不需要秒表，本实验中重物的质量可以约去，因此不需要天平；
(2)若AB之间距离为h，则小铁球从A运动到B的过程中，减少的重力势能为ΔEp=mgh
小球经过光电门的速度为v=dt
小铁球从A运动到B的过程中，增加的动能为ΔEk=12mv2=12m(dt)2=md22t2
(3)若小球下落过程中机械能守恒，则有ΔEp=ΔEk
即mgh=md22t2
化简可得1t2=2gd2h
可知1t2−h图像的斜率为k0=2gd2
(4)若另一实验小组测得小球动能的增加量ΔEk总是稍大于重力势能的减少量ΔEp，原因可能是在测量小球的释放点A点与B点之间的距离时，测量值比实际值偏小，使得重力势能的减少量ΔEp偏小。
故答案为：(1)刻度尺；(2)mgh；md22t2；(3)2gd2；(4)在测量小球的释放点A点与B点之间的距离时，测量值比实际值偏小。
(1)为了计算小铁球从A运动到B的过程中减少的重力势能，还需要使用刻度尺测量释放点与光电门之间的距离；
(2)根据平均速度公式求解小球通过光电门的瞬时速度，再根据动能的定义式求小球通过B点的动能；根据重力势能的定义式求解减小的重力势能；
(3)根据机械能守恒定律求解1t2−h函数，结合图像求解斜率；
(4)根据题意分析导致动能增加量大于重力势能减小量的原因可能是小球下降的高度测量值出现误差。
此题考查了验证机械能守恒定律的实验，理解机械能守恒的条件；难点在于实验误差分析。
15.【答案】解：(1)对A进行受力分析如图所示：
由共点力平衡条件，结合几何关系得：
FTsin45∘=mg
FTcs⁡45∘=F库
代入数据解得：F库=2N，由于A、B两球间的库仑力是相互作用力，则根据牛顿第三定律可知，B球受到的库仑力大小为2N。
(2)由库仑定律得：F库=kQqAr2，其中：r=0.3m，代入数据解得：qA=5.0×10−6C。
答：(1)B球受到的库仑力大小为2N；
(2)A球所带电荷量为5.0×10−6C。
【解析】(1)对A球受力分析可知，受到重力、拉力和库仑力处于平衡，根据合成法求出A球所受的库仑力的大小，由牛顿第三定律可知B球受到的库仑力的大小；
(2)根据库仑定律F库=kq1q2r2求出A球所带的电荷量。
解决本题的关键掌握库仑定律以及会用合成法求解共点力平衡问题，注意正确受力图也是解题的关键。
16.【答案】解：(1)若轿车司机采用匀加速通过的方式通过该路口，则轿车在3s通过的最大位移为
x=v0Δt+v0(t−Δt)+12a(t−Δt)2
解得
x=50.76m
因为
50.76m<54m
所以黄灯变亮时，车头末越过停车线，但前行会越线，则该司机违章。
(2)设反应时间内通过的位移大小为x1，刹车过程通过的位移大小为x2，刹车时的加速度大小为a′，车头刚好不越线，则有
x1=v0Δt
x2=0−v02−2a′
又
x1+x2=54m
解得
a′=2.5m/s2
即至少以2.5m/s2的加速度刹车才能保证车头不越线。
答：(1)违章，计算过程见解析；(2)至少以2.5m/s2的加速度刹车才能保证车头不越线
【解析】(1)根据匀变速运动的位移-时间关系式计算3s内的位移，然后根54m作比较即可求解；
(2)反应时间内做匀速运动，然后做匀减速直线运动，当汽车速度减到零时，汽车位移为54m，汽车的加速度最小。
本题考查匀变速直线运动公式的应用，注意运动公式的灵活应用。
17.【答案】解：(1)对A点的速度进行分解，如图所示
由平抛运动规律得：
vy2=2gh
解得：vy=4m/s
由平行四边形定则得：
v0=vytan37∘
代入数据得：v0=3m/s
(2)物体从P至B点的过程，由动能定理得：
mg(h+R−Rcs53∘)=12mvB2−12mv02
解得：vB= 29m/s
经过B点时，由牛顿第二定律得：
FN−mg=mvB2R
解得：FN=34N
(3)因为μmgcs37∘>mgsin37∘，所以物体沿轨道CD向上做匀减速运动，速度减为零后不会下滑；物体从B到上滑至最高点的过程，由动能定理得：
−mgR(1−cs37∘)−(mgsin37∘+μmgcs37∘)x=0−12mvB2
解得：x≈1.1m
答：(1)物体水平抛出时的初速度大小是3m/s；
(2)物体经过B点时，对圆弧轨道压力大小是34N；
(3)物体在轨道CD上运动的距离是1.1m.
【解析】(1)物体做平抛运动，由自由落体运动的规律求出物体落在A时的竖直分速度，然后应用运动的合成与分解求出物体的初速度大小v0；
(2)通过计算分析清楚物体的运动过程，由动能定理求出物体在B点的速度，然后由牛顿第二定律求出物体对圆弧轨道压力大小FN；
(3)因μmgcs37∘>mgsin37∘，物体沿轨道CD向上做匀减速运动，速度减为零后不会下滑，然后由动能定理即可求解。
在考查力学问题时，常常将动能定理和牛顿第二定律等综合在一起进行考查，关键是分析物体的运动过程，在平抛运动和圆周运动的结合时，注意几何知识的应用。
18.【答案】解：(1)由图像可知，11−13s汽车匀速，设此时间内的牵引力为F，有F1=f1
P=F1vm
联立解得：f1=2×103N
13s后汽车做匀减速直线运动，设匀减速直线运动阶段的加速度为a2，有vm2−0=2a2x
又有f2=ma2
则f2=1×104N
(2)0−4s内汽车做匀加速启动，设4s末的速度为v1，有v1=a1t1
解得：v1=12m/s
4−11s内设位移为x1，由动能定理可得Pt−f1x1=12mvm2−12mv12
代入数据解得：x1=21m
答：(1)汽车刹车前后的阻力f1、f2分别为2×103N，1×104N；
(2)4∼11s内汽车前进的位移为21m。
【解析】(1)汽车加速阶段是恒定功率启动，当牵引力等于摩擦力时达到最大速度，根据P=Fv求解即可，汽车减速阶段是匀减速直线运动，根据匀变速直线运动规律和牛顿第二定律求解摩擦力；
(2)利用动能定理可解得。
本题考查了机车的启动问题，关键能够从图线中获取有用的信息，比如匀加速和匀减速运动的加速度大小，最大速度，匀加速直线运动的末速度等等，对于变加速直线运动求解位移，不能通过运动学公式进行求解，本题中只能通过动能定理求解。