2021-2022学年上海市嘉定一中高三(上)期中物理试卷

2021-2022学年上海市嘉定一中高三（上）期中物理试卷
试题数：20.满分：100
1.（单选题.3分）用来描述静电场强弱的物理量是（）
A.电场力
B.电势
C.电场强度
D.电势能
2.（单选题.3分）利用小车、摩擦块和光电门研究动能大小和什么因素有关的实验中.小车质量m、速度v.撞击摩擦块后的位移与下列哪个结果成正比（）
A.mv
B.m2v
C.mv2
D.m2v2
3.（单选题.3分）做静电实验时.应（）
A.保持空气湿度、器材良好的接地
B.保持空气湿度、器材不接地
C.保持空气干燥、器材良好的接地
D.保持空气干燥、器材不接地
4.（单选题.3分）做功和初末位置有关、与路径无关的一组力是（）
A.重力、电场力
B.重力、摩擦力
C.电场力、摩擦力
D.重力、电场力、摩擦力
5.（单选题.3分）如图所示.两个由绝缘杆固定的金属小球上各粘接一些纸制细丝。

若细丝呈现图中的状态.则两金属球带电情况最可能是（）
A.异种电荷
B.同种电荷
C.左侧金属球不带电
D.右侧金属球不带电
6.（单选题.3分）理想弹簧振子水平振动.在弹簧对小球做正功的阶段（）
A.小球速度增大.弹簧振子机械能增大
B.小球速度减小.弹簧振子机械能增大
C.小球速度增大.弹簧振子机械能不变
D.小球速度减小.弹簧振子机械能不变
7.（单选题.3分）一列横波的传播方向上有A、B两个质点。

某时刻两质点具有相同的速度.则
两质点相对平衡位置的位移大小关系、两质点之间波的图像可能是（）
A.位移大小相同.可能是图①
B.位移大小相同.可能是图②
C.位移大小不同.可能是图①
D.位移大小不同.可能是图②
8.（单选题.3分）如图所示为一定质量气体的绝热变化图
像（实线）。

图中虚线为某条等温线.则气体在上述过程
中温度（）
A.一直升高
B.一直减小
C.先升高后降低
D.先降低后升高
9.（单选题.4分）主动降噪耳机会在耳机检测到噪音声波后（实线）.发出一列新的波（虚线）进入耳朵以降低噪音.则新的波与噪音波（）
A.波速相同.波的图像如图a
B.波速相同.波的图像如图b
C.波速不同.波的图像如图a
D.波速不同.波的图像如图b
10.（单选题.4分）一列横波在t=0时的波形如图所示。

若波向x正方向的传播速度大小为4m/s.则从图示时刻
起.x=6m处的M点最快到达波峰所用时间和其动能变化周期是（）
A.0.25s.0.5s
B.0.25s.1s
C.0.75s.0.5s
D.0.75s.1s
11.（单选题.4分）2021年奥运会第一次引入了滑板运动。

如图所示.为了在滑道左侧边缘竖直向上“飞出”后有1s的时间留在空中.不计阻力.运动员在滑道底部的速度应为（）
A.5m/s
B.866m/s
C.10m/s
D.13.23m/s
12.（单选题.4分）使用胶头滴管时.插入水中.捏尾部的橡胶头.使其体积减小.排出一定空气后稳定状态如图所示。

然后松手.橡胶头体积增大V1.有体积V2的水进入了滴管。

忽略温度的变化.根据图中h1和h2的高度关系.有（）
A.V1＞V2
B.V1＜V2
C.V1=V2
D.缺少数值无法判断
13.（填空题.4分）因为分子之间存在分子力.具有
与其相对位置有关的能量称为 ___ ；分子力做正功.
该能量会 ___ 。

（选填“增大”、“减小”或“不变”）
14.（填空题.4分）摆角小于5° ___ （选填“是”或
“不是”）建立单摆模型的条件之一。

保持某个单摆
的撄线长度不变.摆球换成密度相同、质量4倍的球.该单摆做简谐振动的周期会 ___ 。

（选填“增大”、“减小”或“不变”）
15.（填空题.4分）如图所示.通过绝缘细线悬挂质量m的小球A。

将小球A和小球B带上同种电荷.两者在同一水平线上.A球静止时细线偏离竖直方向θ=30°。

则AB之间库仑力大小是___ ；拿起B球缓慢靠近A球但保持两球在同一水平线上.绳子拉力会 ___ 。

（选填“增大”“减小”或“不变”）
16.（填空题.4分）气动椅的部分升降结构示意图如图所
示。

虚线为封闭、可上下移动的气缸.通过体积忽略不计
的细管将上下两部分气体联通。

阴影为固定的物件.各部
分横截面面积分别为S1和S2。

若初始时气缸内被封闭的
气体压强为p.上下两部分气体高度均为h.则气体对气缸
竖直方向的作用力大小为 ___ ；若因外力作用.气缸缓慢
下移h.则内部气体压强变为 ___ 。

17.（填空题.4分）倾角θ=30°的光滑斜面AB固定不动。

一个小球
以一定的初动能100J从A点沿斜面向上滑动.到达B点时动能25J.
用时1s。

则此过程小球重力势能增加 ___ J.质量为 ___ kg。

18.（问答题.8分）在验证机械能守恒的实验中。

（1）从如图a位置静止释放摆锤.观察由同一位置释放的
摆锤在摆线长度不同时.摆锤所能上升的最大高度。

该释放
位置有什么问题 ___ 。

（2）用光电门测量3个预定位置A、C、D和一个自选位
置B的机械能。

表格中已完成了动能的测量.但未输入B点对应标尺盘上的高度。

次数 D C B A 高度h/m 0.0000 0.0500 0.1500 势能E p/J 0.0000 0.0037 0.0110 动能E k/J 0.0106 0.0071 0.0050 0.0000 机械能E/J 0.0106 0.0108 0.0110
摆锤质量m=0.075kg
根据表格.B点的高度约是
___
m。

（保留三位小数.g取9.8m/s2）
（3）某同学安装标尺盘时.标尺盘水平刻度线与重锤线与未完全垂直.如图b所示.若其它操作均正确无误.测量结果相比（2）问的表格数据.A点的机械能
___
.D点的机械能
___。

（两空均选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
19.（问答题.12分）用质量M=1kg的玩具小车模拟研究车辆在某种材料的路面上刹车距离s
的变化。

小车装载质量m的货物.初速度v0=2m/s。

实验研究发现.通过遥控刹车系统减速.小
车受地面摩擦阻力f的大小与地面对小车弹力N的大小关系如图所示。

求：
（1）当小车在平直道路上装载m=3kg的货物时.刹车距离多少？
（2）当小车在平直道路上装载m≤1kg的货物时.证明刹车距离s与m无关。

（3）在一个倾斜角11.5°的长下坡路段（取sin11.5°=0.20.cos11.5°=0.98）.刹车距离s=1m.
小车装载了质量m多大的货物？
20.（问答题.20分）一个均匀带电+Q的圆环.在其
轴线上距离圆心x处产生的电场强度如图实线所示.
将一个带电+q.质量m的微粒（不计重力）从靠近圆心处释放.粒子沿轴线向右运动。

其中E0、r、q、m为已知量。

（1）运动过程中最大加速度约为多少
（2）从r到3r位置过程中.电场力做功约为多少？
.在坐标图中虚线表示电量+Q的点电荷在（3）由库仑定律可推导得到点电荷场强公式F=K Q
r2
距离其x处产生的场强关系.发现两条线随x的增大越来越接近.最后近似重合。

谈谈你对两条线从很大差异到近似重合的看法。

（4）将一个点电荷固定在x=4r处.发现x=2r处电场强度变为两倍.求出此时r、3r两个位置的电场强度.在图中r到3r范围内大致画出此时的电场强度图线。

2021-2022学年上海市嘉定一中高三（上）期中物理试卷
参考答案与试题解析
试题数：20.满分：100
1.（单选题.3分）用来描述静电场强弱的物理量是（）
A.电场力
B.电势
C.电场强度
D.电势能
【正确答案】：C
是采用比值法定义的。

【解析】：电场强度是描述电场强弱和方向的物理量.E的定义式：E= F
q
【解答】：解：电场强度是用来描述电场强弱和方向的物理量.电势、电势差和电势能是描述
电场能的性质的物理量.故C正确.ABD错误。

故选：C。

【点评】：该题考查对电场强度的理解.对于概念的理解要深入充分.不能停留在表面.很多概念
的定义式和决定式是不同的.如电场强度、磁感应强度、速度、加速度等。

2.（单选题.3分）利用小车、摩擦块和光电门研究动能大小和什么因素有关的实验中.小车质
量m、速度v.撞击摩擦块后的位移与下列哪个结果成正比（）
A.mv
B.m2v
C.mv2
D.m2v2
【正确答案】：C
【解析】：碰撞后小车与摩擦块一起在摩擦力作用下减速至停止。

【解答】：解：小车撞击摩擦块后和摩擦块一起减速运动.摩擦力做负功直到动能减小为0.根
据功能关系可知：
(M+m)v2 .
-fx= 1
2
则撞击摩擦块后的位移与小车动能成正比.与m成正比.故C正确.ABD错误；
故选：C。

【点评】：本题解题关键是分析小车与摩擦块碰撞后的运动.列功能关系式分析与位移成正比的物理量。

3.（单选题.3分）做静电实验时.应（）
A.保持空气湿度、器材良好的接地
B.保持空气湿度、器材不接地
C.保持空气干燥、器材良好的接地
D.保持空气干燥、器材不接地
【正确答案】：C
【解析】：做静电实验时.保持空气干燥.实验器材要接地。

【解答】：解：潮湿的环境中水气导致空气的绝缘性下降.电荷随时可以放出.电荷不容易积累.故不容易做好静电实验.实验时器材良好的接地.这样静电计的金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器.故ABD错误.C正确；
故选：C。

【点评】：明确静电实验的条件。

4.（单选题.3分）做功和初末位置有关、与路径无关的一组力是（）
A.重力、电场力
B.重力、摩擦力
C.电场力、摩擦力
D.重力、电场力、摩擦力
【正确答案】：A
【解析】：明确各力的特点.知道电场力和重力为保守力.做功和路径无关；而摩擦力做功和路径有关。

【解答】：解：重力和电场力均为保守力.做功和路径无关.而摩擦力做功和路径无关.故A正确.BCD错误。

故选：A。

【点评】：本题考查功的性质以及各力的性质.要注意明确重力和电场力均为保守力.它们做功和路径无关。

5.（单选题.3分）如图所示.两个由绝缘杆固定的金属小球上各粘接一些纸制细丝。

若细丝呈现图中的状态.则两金属球带电情况最可能是（）
A.异种电荷
B.同种电荷
C.左侧金属球不带电
D.右侧金属球不带电
【正确答案】：B
【解析】：理解电荷之间的相互作用.同种电荷相互排斥.异种电荷相互吸引。

由此结论结合图形就可求出结果。

【解答】：解：同种电荷相互排斥.异种电荷相互吸引.故ACD错误.B正确；
故选：B。

【点评】：考查并掌握等量同种电荷、等量异种电荷的电场线分布。

6.（单选题.3分）理想弹簧振子水平振动.在弹簧对小球做正功的阶段（）
A.小球速度增大.弹簧振子机械能增大
B.小球速度减小.弹簧振子机械能增大
C.小球速度增大.弹簧振子机械能不变
D.小球速度减小.弹簧振子机械能不变
【正确答案】：A
【解析】：据弹簧振子在周期性运动过程中.速度、位移、加速度、恢复力和能量的变化和之间的关系分析即可．
【解答】：解：理想弹簧振子水平振动.在弹簧对小球做正功的阶段.速度增加.动能增加.弹簧振子机械能增大。

故A正确.BCD错误。

故选：A。

【点评】：明确弹簧振子在周期性运动过程中.速度、位移、加速度、恢复力和能量的变化和之间的关系是解题的关键和核心．
7.（单选题.3分）一列横波的传播方向上有A、B两个质点。

某时刻两质点具有相同的速度.则两质点相对平衡位置的位移大小关系、两质点之间波的图像可能是（）
A.位移大小相同.可能是图①
B.位移大小相同.可能是图②
C.位移大小不同.可能是图①
D.位移大小不同.可能是图②
【正确答案】：A
【解析】：由振动规律和波动规律.确定当速度相等时.两
质点的位移大小和方向的关系.再确定AB两点处于波形图的位置关系。

【解答】：解：速度相同的点距离平衡位置的距离相同.因此位移的大小相同.由波动图象“上坡下振动.下坡上振动”的波动和振动方向的关系“口诀”可知.两个质点一定有相同的振动方向.而图象① 中的AB两点振动方向相同.故BCD错误.A正确。

故选：A。

【点评】：本题考查振动和波动方向的问题.由于波动是振动在介质中传播.只是质点越后.其振动越落后前面质点的振动.所以二个方向的互推是解题的关键。

8.（单选题.3分）如图所示为一定质量气体的绝热变化图像（实线）。

图中虚线为某条等温线.则气体在上述过程中温度（）
A.一直升高
B.一直减小
C.先升高后降低
D.先降低后升高
【正确答案】：B
【解析】：根据图像判断体积的变化.然后结合热力学第一定律分析即可。

【解答】：解：由图可知.气体的体积增大.则气体经历的变化为绝热膨胀过程.绝热过程中.Q=0.体积V增大.气体对外做功.根据热力学第一定律可知.气体内能减小.所以气体的温度一直降低。

故B正确.ACD 错误。

故选：B。

【点评】：本题考查了热力学第一定律的应用.根据图象判断出气体体积如何变化.从而判断出
气体做功情况.再应用热力学第一定律与题目所给条件即可正确解题；要知道：温度是分子平
均动能的标志.理想气体内能由问题温度决定．绝热过程Q=0。

9.（单选题.4分）主动降噪耳机会在耳机检测到噪音声波后（实线）.发出一列新的波（虚线）进入耳朵以降低噪音.则新的波与噪音波（）
A.波速相同.波的图像如图a
B.波速相同.波的图像如图b
C.波速不同.波的图像如图a
D.波速不同.波的图像如图b
【正确答案】：B
【解析】：波的波速大小由介质决定.所以两列波的波
速相同；频率相同的波发生干涉.如果声波频率相同.相位相反.则可以相互抵消.降噪耳机就是使
用了这种原理。

【解答】：解：机械波的波速大小由介质决定.新的波与噪音波都在同一种介质中传播.所以这
两种声波的波速相同；新的波与噪音波叠加后进入耳朵的噪音降低.可见这两种声波的图线相
位相反、振幅相同.即如图b所示。

故B正确.ACD错误。

故选：B。

【点评】：本题应注意降噪耳机只能发出某一种与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声.所以降噪耳机发出的声波与周围环境的噪声并不能够完全抵消.即不能完全消除来自周围环境
中所有频率的噪声。

10.（单选题.4分）一列横波在t=0时的波形如图所示。

若波向x正方向的传播速度大小为
4m/s.则从图示时刻起.x=6m处的M点最快到达波峰所用时间和其动能变化周期是（）
A.0.25s.0.5s
B.0.25s.1s
C.0.75s.0.5s
D.0.75s.1s
【正确答案】：A
求出周期.再结合波的传播方向解得x=6m处的M点的振动情况。

【解析】：根据v= λ
T
【解答】：解：根据图像可知波长λ=4m.根据v= λ
T
. 代入数据解得T=1s
波向右传播.则图示时刻M向上振动.可知M点最快到达波峰所用时间为t= T
4 = 1
4
s=0.25s
故A正确.BCD错误
故选：A。

【点评】：本题考查机械振动和机械波的知识.理解波的传播方向与质点的振动方向关系.波长、周期和波速的关系是解题的关键.注意周期性问题的求解方法。

11.（单选题.4分）2021年奥运会第一次引入了滑板运动。

如图所示.为了在滑道左侧边缘竖
直向上“飞出”后有1s的时间留在空中.不计阻力.运动员在滑道底部的速度应为（）
A.5m/s
B.866m/s
C.10m/s
D.13.23m/s
【正确答案】：C
【解析】：根据运动的对称性解得滑道左侧边缘的速度.再根据动能定理求得运动员在滑道底
部的速度。

【解答】：解：在滑道左侧边缘竖直向上“飞出”后有1s的时间留在空中.根据运动的对称性可
知滑道左侧边缘的速度v=gt'= 10×1
2
m/s=5m/s；
从滑道底部到左侧边缘根据动能定理有-mgh= 1
2mv2−1
2
mv02
代入数据解得v0=10m/s
故ABD错误.C正确
故选：C。

【点评】：本题考查动能定理.解题关键在于理解题意.运用动能定理时注意选择过程.注意合外力做功的正负。

12.（单选题.4分）使用胶头滴管时.插入水中.捏尾部的橡胶头.使其体积减小.排出一定空气后稳定状态如图所示。

然后松手.橡胶头体积增大V1.有体积V2的水进入了滴管。

忽略温度的变化.根据图中h1和h2的高度关系.有（）
A.V1＞V2
B.V1＜V2
C.V1=V2
D.缺少数值无法判断
【正确答案】：A
【解析】：结合玻意尔定律判断胶头滴管内气体体积的变化.然后结合体积的关系判断即可。

【解答】：解：设大气压强为p0.水的密度为ρ.则开始时气体的压强：p1=p0+ρgh1
吸入水后气体的压强：p2=p0+ρgh2
由于h1＞h2.则：p1＞p2
设气体开始时的体积为V10.吸入水后的体积为V20.气体的温度不变.根据玻意尔定律：
p1V10=p2V20
由于p1＞p2.则；V10＜V20
对胶头滴管：V10+V1=V20+V2
所以：V1＞V2
故A正确.BCD错误。

故选：A。

【点评】：该题结合生活中的物理现象考查玻意尔定律.解答的关键是能正确找出：胶头滴管内开始时气体的体积与橡胶头增大的体积V1的和等于胶头滴管吸入水后气体的体积与水的体积的和。

13.（填空题.4分）因为分子之间存在分子力.具有与其相对位置有关的能量称为 ___ ；分子力做正功.该能量会 ___ 。

（选填“增大”、“减小”或“不变”）
【正确答案】：[1]分子势能; [2]减小
【解析】：根据分子势能的定义判断；根据分子力做功与分子势能变化的的关系判断。

【解答】：解：由于分子间存在相互作用力而具有的能量叫分子势能.它的大小由分子间的相对位置决定.即分子势能跟物体的体积有关；根据分子力做功与分子势能变化的关系.可知分子力做正功.分子势能减小。

故答案为：分子势能.减小。

【点评】：本题考查了分子势能的定义.要明确分子力做正功.分子势能减小.分子力做负功.分子势能增大。

14.（填空题.4分）摆角小于5° ___ （选填“是”或“不是”）建立单摆模型的条件之一。

保持某个
单摆的撄线长度不变.摆球换成密度相同、质量4倍的球.该单摆做简谐振动的周期会 ___ 。

（选填“增大”、“减小”或“不变”）
【正确答案】：[1]是; [2]增大
【解析】：单摆做简谐运动的周期只与摆长有关.与摆球的质量、振幅无关。

【解答】：解：单摆是一种理想的物理模型.它由理想化的摆球和摆线组成．摆线由质量不计、不可伸缩的细线提供；摆球密度较大.而且球的半径比摆线的长度小得多.这样才可以将摆球看
做质点.由摆线和摆球构成单摆．在满足偏角小于10°的条件下.单摆的周期T=2π √L+r
g。

摆球
换成密度相同、质量4倍的球.质量增大.体积增大.半径增大.所以周期增大。

答案为：是.增大。

【点评】：对于单摆的周期与哪些因素有关.可根据单摆的周期公式T=2π √L
g
理解记忆。

15.（填空题.4分）如图所示.通过绝缘细线悬挂质量m的小球A。

将小球A和小球B带上同
种电荷.两者在同一水平线上.A球静止时细线偏离竖直方向θ=30°。

则AB之间库仑力大小是
___ ；拿起B球缓慢靠近A球但保持两球在同一水平线上.绳子拉力会 ___ 。

（选填“增大”“减小”或“不变”）
【正确答案】：[1] √3
3
mg ; [2]增大
【解析】：对小球A进行受力分析.结合小球处于平衡状
态即可以求解。

【解答】：解：对A球受力分析可得
Tcosθ=mg.Tsinθ=F库联立这两个公式可得F
库=√3
3
mg .
用库仑力的表达式消去θ可得T=√F
库
2+m2g2 .当两球靠近时.库仑力变大.因此绳子的拉力变大。

故答案为：√3
3
mg；增大。

【点评】：库仑定律考查一般都是结合共点力平衡进行的.因此解题的关键在于做出受力分析图.明确库仑力的方向；则可利用共点力的平衡条件进行解答．
16.（填空题.4分）气动椅的部分升降结构示意图如图所示。

虚线为封闭、可上下移动的气缸.通过体积忽略不计的细管将上下两部分气体联通。

阴影为固定的物件.各部分横截面面积分别为S1和S2。

若初始时气缸内被封闭的气体压强为p.上下两部分气体高度均为h.则气体对气缸竖直方向的作用力大小为 ___ ；若因外力作用.气缸缓慢下移h.则内部气体压强变为 ___ 。

【正确答案】：[1]ps2; [2] (2s1−s2)p
2(s1−s2)
【解析】：分别表达气体对气缸顶部和底部的作用力.再求合力；由
气体等温变化即波义耳定律解答。

【解答】：解：气缸上边气体对气缸顶部作用力大小为F1=pS1.气缸
下边气体对气缸底部作用力大小为F2=p（s1-s2）.则气体对气缸竖直方向的作用力为F=F1-
F2=ps1-p（s1-s2）=ps2.
气缸下移后气体压强变为p′.由波义耳定律：phs1+p（s1-s2）=p′（s1-s2）2h2h.解得：p′=
(2s1−s2)p
2(s1−s2)
答：ps2；.解得：(2s1−s2)p
2(s1−s2)
【点评】：理解掌握气体实验定律并灵活运用解决问题.确定气体三个状态参量是解题关键.压强的确定是重点和难点。

17.（填空题.4分）倾角θ=30°的光滑斜面AB固定不动。

一个小球以一定的初动能100J从A 点沿斜面向上滑动.到达B点时动能25J.用时1s。

则此过程小球重力势能增加 ___ J.质量为 ___ kg。

【正确答案】：[1]75; [2]2
【解析】：取最低点所在的水平面为零势能面.根据机械能
守恒定律求解小球重力势能增加量；根据牛顿第二定律可
得加速度大小.根据加速度定义式列方程求解质量。

【解答】：解：小球运动过程中只有重力做功.机械能守恒.取最低点所在的水平面为零势能面.根据机械能守恒定律可得：E kA=E PB+E kB.其中E kA=100J.E kB=25J.解得此过程小球重力势能增加为：E PB=75J；
设小球的质量为m.根据牛顿第二定律可得加速度大小为：a= mgsin30°
m
=gsin30°=10×0.5m/s2=5m/s2.
根据动能的计算公式可得：E kA= 1
2mv A2 .解得：v A= √2E kA
m
.同理可得小球在B点的速度大小为：
v B= √2E kB
m
.
根据加速度定义式可得：a= v A−v B
t
.其中t=1s
联立解得：m=2kg。

故答案为：75；2。

【点评】：本题主要是考查机械能守恒定律和牛顿第二定律的综合应用.关键是掌握机械能守恒定律的守恒条件、能够根据受力情况结合牛顿第二定律、运动学公式进行解答。

18.（问答题.8分）在验证机械能守恒的实验中。

（1）从如图a位置静止释放摆锤.观察由同一位置释放的摆锤在摆线长度不同时.摆锤所能上升的最大高度。

该释放位置有什么问题 ___ 。

（2）用光电门测量3个预定位置A、C、D和一个自选位置B的机械能。

表格中已完成了动能的测量.但未输入B点对应标尺盘上的高度。

___
m。

（保留三位小数.g取9.8m/s2）
（3）某同学安装标尺盘时.标尺盘水平刻度线与重锤线与未完全垂直.如图b所示.若其它操作均正确无误.测量结果相比（2）问的表格数据.A点的机械能
___
.D点的机械能
___。

（两空均选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
【正确答案】：位置过高.当摆到最左侧时受到撞击; 0.078; 偏大; 不变
【解析】：（1）光电门测瞬时速度的原理是运用极短时间内的平均速度等于瞬时速度；（2）抓住摆锤从同一位置摆下.由机械能守恒和题设相关数据求出D点的高度；
（3）根据实验的原理和注意事项分析误差。

【解答】：解：（1）从图（a）来看.摆锤位置过高.而左端并没有留足够的空间让其上升.则将撞击实验装置.故摆锤最高应调到A点开始释放；
（2）由图可知.摆锤从同一位置摆下后.总的机械能守恒.从三个固定点ADC的总机械能数值求摆锤的平均机械能E= 0.0106+0.0108+0.0110
3
J =0.0108J.再求B点的重力势能E pB=E-E kB=0.0108J-
0.0050J=0.0058J.结合CA的数据有：ℎB
ℎC =E pB
E pC
.所以h B= E pB
E pC
×ℎC = 0.0058
0.0037
×0.05m =0.078m；
（3）标尺水平线与重锤线呈图（b）所示.则实验装置左侧偏低.那么高度的测量值偏高.从导致
A的机械能比实际偏大。

而图中D点的高度为零.测量的高度仍为零.那么测得D的机械能不变。

故答案为：（1）位置过高.摆动到左侧时受到撞击；（2）0.078；（3）偏大、不变
【点评】：解决本题的关键知道实验的原理和注意事项.对于装置图的问题.须须认真观察才能
发现问题。

对于数据处理.一般的解题思路是通过物理规律得出物理量的关系式.物理规律进行
判断分析
19.（问答题.12分）用质量M=1kg的玩具小车模拟研究车辆在某种材料的路面上刹车距离s
的变化。

小车装载质量m的货物.初速度v0=2m/s。

实验研究发现.通过遥控刹车系统减速.小
车受地面摩擦阻力f的大小与地面对小车弹力N的大小关系如图所示。

求：
（1）当小车在平直道路上装载m=3kg的货物时.刹车距离多少？
（2）当小车在平直道路上装载m≤1kg的货物时.证明刹车距离s与m无关。

（3）在一个倾斜角11.5°的长下坡路段（取sin11.5°=0.20.cos11.5°=0.98）.刹车距离s=1m.小车装载了质量m多大的货物？
【正确答案】：
【解析】：（1）共点力平衡求出地面对小车的弹力.再根据图像得到此时摩擦力.由动能定理列方程求解；
（2）当小车在平直道路上装载m≤1kg的货物时.共点力平衡求出地面对小车的弹力.则由图像结合动能定理进行解答；
（3）当刹车距离s=1m＞0.33m时.可知地面对小车弹力大于20N.在刹车过程中.由动能定理求解小车装载的货物的质量。

【解答】：解：（1）当小车在平直道路上装载m=3kg的货物时.由共点力平衡可知.地面对小车的弹力为：
N1=（m+M）g=（3+1）×10N=40N
由图像可知.此时摩擦力为：f1=12N
(M+m)v02
设刹车距离为s1.由动能定理可得：-f1s1=0- 1
2
代入数据解得：s1=0.67m；
（2）当小车在平直道路上装载m≤1kg的货物时.由共力平衡可知.地面对小车的弹力为
F N=（m+M）g≤（1+1）×10N=20N
则由图像结合数学知识可得：f=0.6F N=0.6（m+M）g （m≤1kg）
（m+M）v02
刹车过程中.由动能定理可得：-fs=0- 1
2
代入数据解得刹车距离：s=0.33m.可知与装载货物质量m无关。

（3）当刹车距离s=1m＞0.33m时.可知地面对小车弹力大于20N.则地面摩擦为f1=12N.刹车过程中.由动能定理可得：
（m+M）v02
（m+M ）gsin11.5°-f1s=0- 1
2
代入数据解得：m=2kg。