江西省南昌市东湖区南昌中学2025届高三下学期模拟预测 物理试题（含解析）

2025年江西省南昌中学高考物理模拟试卷（校模考）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图为全超导托卡马克核聚变实验装置，通过在其真空室内加入氘和氚进行的核聚变反应释放出大量能量，被誉为“人造太阳”，是中国自主设计、研制的世界首个全超导非圆截面托卡马克装置。2025年1月20日，首次实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，标志着聚变研究从前沿的基础研究转向工程实践，是一次重大跨越。已知原子核质量、原子核质量、原子核质量、质子质量、中子质量，以下说法错误的是( )
A. 反应方程为
B. 反应出现的高温等离子体可以通过磁约束使其不与器壁接触而作螺旋运动
C. 核的结合能为
D. 一个原子核与一个原子核反应后释放的能量为
2.如图所示，质量分布均匀的物块和木板竖直叠放，物块位于木板正中间，木板由两根相同的轻弹簧左右对称地牵引着并保持静止，此时木板中心位于C处。现用力竖直向下将木板中心拉到D处，并由静止释放，物块和木板将向上运动并在某处分离。若木板中心位于B处时，弹簧处于原长状态，位置A与两弹簧的悬点等高，则物块与木板分离时木板中心位于( )
A. C处 B. B处 C. D、C之间 D. B、A之间
3.如图所示，AB是四分之一圆弧，固定在竖直面内，O是圆心，OA竖直，C是圆弧上的一点，D是OA上一点，CD水平，a、b、c三点将OD四等分，在O、a、b、c四点分别水平抛出一个小球，小球均落在C点，若小球落在C点时能垂直打在圆弧面上，则小球的抛出点一定在( )
A. O点 B. a点 C. b点 D. c点
4.如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，通过滑环将其接在变压器的原线圈“0”“400”接线柱上，将规格为“6V，”的小灯泡接在变压器的副线圈“0”“200”接线柱上。已知匀强磁场的磁感应强度大小为，矩形线圈abcd的匝数为40匝，面积为，闭合开关后理想交流电压表的示数为8V，线圈和导线电阻不计，小灯泡电阻不随温度改变。下列说法正确的是( )
A. 矩形线圈abcd转动的角速度为
B. 在图示时刻，穿过矩形线圈的磁通量的变化最快
C. 若变压器无任何损耗，小灯泡消耗的电功率为
D. 若未将铁芯横梁装上，小灯泡在内消耗的电能可能为200J
5.真空中，一半圆形玻璃砖放置在转盘上，一束由单色光a、b组成的光线从左侧沿着玻璃砖半径方向入射，玻璃砖右侧有一足够大的光屏。实验开始，转盘从图示位置开始逆时针匀速转动，此时光屏上无亮点。随着继续转动，光屏上先出现单色光a的亮点，根据实验现象下列推断正确的是( )
A. a光的频率大于b光的频率
B. a光在玻璃砖内的传播速度大于b光
C. 双缝干涉实验中，要使相邻亮条纹间距较大，应该使用b光
D. 若a、b均能使某金属发生光电效应，则a光产生的光电子最大初动能较大
6.声波是一种典型的纵波，在纵波中各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移，故沿着波前进的方向，波中介质会出现疏密不同的部分，因此纵波也被称为“疏密波”如图甲。若把某时刻纵波中各质点偏离平衡位置的位移记录下来，画在坐标纸上，则可得到该时刻波的图像。若一列沿水平方向传播的纵波及该时刻对应的波的图像如图乙所示只展示整个纵波的一部分，在纵波中密部中心处和疏部中心处的质点偏离平衡位置的位移为零，已知“质点A”在图示时刻的位置在其平衡位置的右侧，且运动方向水平向右。则下列说法正确的是( )
A. 图乙中密部中心点到相邻的疏部中心点之间的距离为一个波长
B. 图乙中疏部中心处的质点振动速度为零
C. 图乙中波的传播方向沿水平方向向左
D. “质点A”的振动周期不等于该波的传播周期
7.如图甲所示为一小女孩在水泥管内踢球的情境，整个过程可简化为图乙。固定的竖直圆形轨道半径为R，圆心为O，轨道上的C点和圆心O点的连线与水平方向的夹角为。某次踢球时，小女孩把球从轨道最低点A水平向左踢出，球在第一次经过C点后恰好能通过最高点B，当球第二次到达C点时，恰好离开轨道并落入书包内，接球时书包与直径AB的水平距离为。已知球从A点刚被踢出时的速度是经过B点时速度的3倍，球的质量为m，球与轨道间的动摩擦因数处处相等，重力加速度为g，球可视为质点，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 球从A到B和从B到A的过程中，摩擦力做功相等
B. 球从A到B的过程中，摩擦力做功为2mgR
C. 球第二次到达C点的速度大小
D. 接球时书包离A点的竖直高度为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.2024年10月30日，神舟十九号发射成功。如图所示，神舟十九号载人飞船先进入椭圆轨道Ⅱ，某次通过A点时启动发动机，使其进入圆形轨道Ⅰ，两轨道相切于A点。地球质量为M，神舟十九号质量为认为不变，引力常量为G。规定距离地球无限远点为零势能点，飞船与地球之间的引力势能可表示为，其中r为飞船到地心之间的距离。已知A、B两点到地心距离分别为和，下列说法正确的是( )
A. 神舟十九号在轨道Ⅱ上B点的动能等于
B. 神舟十九号在轨道Ⅱ上A点的动能小于
C. 神舟十九号在轨道Ⅱ上A点的机械能等于
D. 神舟十九号在轨道Ⅰ上A点的机械能等于
9.如图1所示为某滑雪项目轨道的示意图，轨道由长为L的斜面PQ与水平冰雪地面平滑连接构成，PQ与水平冰雪地面的夹角为，滑雪圈与轨道间的动摩擦因数均为。游客坐在滑雪圈上从斜面顶端P点由静止开始下滑，取斜面底端为零重力势能面，游客与滑雪圈的机械能、重力势能随着水平位移x的变化关系如图2所示。已知游客滑到Q点后再经过停止运动，重力加速度g取，下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 游客与滑雪圈的总质量为60kg
D. 游客与滑雪圈滑到Q点前瞬间，重力的瞬时功率为4800W
10.如图甲所示，足够长的光滑“U”形金属导轨放置在倾角的光滑斜面上，导轨上端用轻质细线连接到固定的力传感器上。导轨间距，电阻不计，时一长度为d、电阻的导体棒从导轨上端附近由静止释放，时在斜面所在范围内加上垂直于斜面向上的匀强磁场图中未画出，力传感器记录的整个过程中细线上的拉力随时间变化的图像如图乙所示。整个过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度，下列说法正确的是( )
A. 匀强磁场的磁感应强度大小为 B. 导体棒的质量为
C. 导体棒匀速运动时的速度大小为 D. 导体棒第2s内的位移为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某实验小组用如图1所示的实验装置测当地重力加速度。物块A装有一宽度很小的挡光片，含挡光片和B的质量，A、B下端分别悬挂5个相同质量的钩码，每个钩码的质量为m。光电门C与数字计时器相连图中未画出，可记录遮光片通过光电门的时间。实验时挡光片通过光电门时，物块B没有到达轻质定滑轮处。
如图2所示，用游标卡尺测量遮光片的宽度，遮光片的宽度______mm。
从物块B的下端摘下1个钩码并挂在物块A下端的钩码下面。由静止释放系统，释放时挡光片距光电门上方高为h，计时器记录挡光片通过光电门的时间为。取。
该同学每次从物块B的下端摘下1个钩码并挂在物块A下端的钩码下面，保持挡光片距光电门高为h的位置由静止释放，进行多次实验，依次取、3、4、5。
根据实验数据，作出图像为一倾斜直线，直线斜率为k，则当地的重力加速度的表达式为______用k，M，m，d，h表示。
误差分析可得，重力加速度的测量值______填“大于”“小于”或“等于”真实值。
12.现在新能源汽车用的电源大多数为锂离子电池串联而成，它的主要优点是单位质量放电量大，寿命长，长时间不使用时电能损耗较少。某实验小组测量某个新型锂电池组的电动势约为和内阻约为，进行了以下实验：
为完成本实验需要将实验室量程为4V、内阻为的电压表改装成量程为40V的电压表使用，需要串联一个______的定值电阻。
该小组设计了如图1所示电路图进行实验，正确进行操作，利用记录的数据进行描点作图得到如图2所示的的变化图像，其中U为电压表读数电压表自身电压，R为电阻箱的读数，图中，，。若不考虑电压表分流带来的影响，由以上条件可以得出电源电动势______ V；内阻______计算结果均保留两位有效数字。
若考虑电压表分流，上述测量值与真实值相比：电动势的测量值______填“偏大”、“偏小”或“无影响”，电源内阻测量值______填“偏大”、“偏小”或“无影响”。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.某同学为估测一葫芦的容积，在葫芦口竖直插入一横截面积的玻璃管，玻璃管与葫芦间的缝隙用橡皮泥密封。管内有一长度的静止水银柱，水银柱底部到葫芦口的高度，现用注射器向玻璃管内缓慢加注水银，水银柱长度变为时，其底部到葫芦口的高度，已知大气压强，环境温度不变，葫芦导热良好，。
求葫芦的容积；
现给葫芦缓慢加热，使水银柱底部到葫芦口的高度重新回到55cm，整个过程未有水银从玻璃管溢出，求加热过程中葫芦内气体对外做的功。
14.2025除夕夜央视春晚重庆分会场7分钟的时间里，2025架无人机在夜空中组成了多种图案，包括“2025新春快乐”“你好新重庆”等字样，为全市群众送上新春佳节的祝福。无人机在夜空中实现了精确编队和动态图案变换，打破传统烟花表演形式。如图所示，四轴遥控无人机是首要选择，极其方便。质量的能够垂直起降的小型遥控无人机，在某段时间里无人机在直角坐标系xOy所在的平面内运动规律分别为，，水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，g取。求：
该无人机上升到最高点的速度；
无人机上升到最高点合外力做的总功。
15.半径为R的半圆形细玻璃管固定在竖直平面内，其右端是坐标原点，内壁光滑。第二、三象限存在水平向右的匀强电场，，第一象限存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的非匀强磁场，电场强度，磁感应强度。一质量为m、电荷量为q的带正电小球从第二象限某一位置P点以大小为、与水平方向成的速度斜向下进入匀强电场，恰好无碰撞进入细管的左端A，已知细管的内径略大于小球的直径，重力加速度。
求小球从进入电场到A点的时间及到达A点的速度大小；
小球到达细管中Q点图中未标出时速度达到最大，求小球从P点到Q点的过程中合外力的冲量大小；
若已知小球到达细管右端的速度大小为v，小球从原点运动到最高点时轨迹与x轴所围成的面积。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：A、衰变过程中质量数和电荷数都不变，则反应方程为，故A正确；
B、反应出现的高温离子体带正电，可以通过磁约束使其不与器壁接触而作螺旋运动，故B正确；
C、核的结合能为，故C错误；
D、根据质能方程可知，一个原子核与一个原子核反应后释放的能量为，故D正确；
本题选择错误选项，故选：C。
根据电荷数守恒、质量数守恒分析方程式；根据爱因斯坦质能方程求出核反应所释放的能量，聚变过程释放出核能。
解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程。
2.【答案】B
【解析】解：由题意可知，物块和木板分离的瞬间，两者之间的弹力为零、加速度相等，则此时物块只受重力作用，加速度为g，故此时木板的加速度也为g，则木板除受重力以外的其他力的矢量和为零，故此时两侧弹簧中的弹力均为0，则由胡克定律可知，此时弹簧处于原长状态，又因为木板中心位于B处时，弹簧处于原长状态，则物块与木板分离时木板中心位于即木板在B处，故B正确，ACD错误；
故选：B。
由题意可知，物块和木板分离的瞬间，两者之间的弹力为零、加速度相等，据此即可分别判断ABCD正误。
本题考查胡克定律，解题时需注意，在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧伸长或缩短的长度成正比。
3.【答案】C
【解析】解：平抛运动速度方向的反向延长线过水平位移的中点，
小球垂直打在C点时，速度方向的反向延长线过O点，
且交于水平位移的中点，因此抛出点一定在b点，故ABD错误，C正确。
故选：C。
平抛运动速度方向的反向延长线过水平位移的中点，小球做平抛运动，根据题意分析答题。
本题考查了平抛运动，分析清楚小球的运动，应用平抛运动规律与平抛运动的推论即可解题。
4.【答案】C
【解析】解：闭合开关后理想交流电压表的示数为8V，理想交流电压表的示数为交变电压的有效值，则矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动产生电动势的最大值，由可得矩形线圈abcd转动的角速度为，故A错误；
B.在图示时刻，穿过矩形线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故B错误；
C.小灯泡的电阻为
若变压器无任何损耗，由可得小灯泡两端的电压，则小灯泡消耗的电功率为
故C正确；
D.若未将铁芯横梁装上，则导致漏磁，使得输出电压偏小，则小灯泡消耗的电功率小于，小灯泡在内消耗的电能小于96J，故D错误。
故选：C。
根据有效值求解最大值，根据求解角速度，磁通量最大，磁通量的变化率为零，根据电功率公式和变压器原理求解小灯泡消耗的电功率，漏磁，使得输出电压偏小，小灯泡消耗的电功率变小。
本题考查交变电流以及变压器原理，解题关键是知道交变电流最大值与有效值关系以及知道交变电流最大值表达式。
5.【答案】B
【解析】解：A、由题意以及全反射发生的条件
可知单色光a的折射率较小，则a光的频率小于b光的频率，故A错误；
B、根据
可知a光在玻璃砖内的传播速度大于b光，故B正确；
C、a光的频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，根据
可知双缝干涉实验中，要使相邻亮条纹间距较大，应该使用a光，故C错误；
D、根据
可知若a、b均能使某金属发生光电效应，则b光产生的光电子最大初动能较大，故D错误。
故选：B。
根据分析判断；
根据分析判断；
根据分析判断；
根据分析判断。
通过分析光的全反射先后顺序，推断折射率、频率、波长等物理量的关系，并结合传播速度、干涉条纹间距、光电效应等规律进行综合判断。关键在于建立“频率折射率临界角现象先后”的逻辑链条。
6.【答案】C
【解析】解：A、两相邻密部或疏部中心点之间的距离为一个波长，图乙密部中心点到相邻的疏部中心点之间的距离为半个波长，故A错误；
B、因为图乙密部中心处的质点偏离平衡位置的位移为零，故疏部中心处的质点偏离平衡位置的位移也为零，即质点正通过平衡位置，对应的振动速度最大，故B错误；
C、该时刻质点A的位置在平衡位置的右侧且向右移动，所以它在远离平衡位置，由波的图像可知，该纵波传播方向沿水平方向向左，故C正确；
D、纵波在一个质点振动的周期内向外传播一个波长的距离，所以纵波的传播周期和质点的振动周期相同，故D错误。
故选：C。
两相邻密部或疏部中心点之间的距离为一个波长；振动质点经过平衡位置时速度最大；分析图乙中质点A的运动情况，判断波的传播方向；纵波的传播周期和质点的振动周期相同。
解答本题时，要理解纵波的形成过程，掌握纵波的基本特点：纵波的传播周期和质点的振动周期相同。
7.【答案】C
【解析】解：根据机械能守恒定律可知，球从A运动到B的过程与从B运动到A的过程相比较，前者到达相同高度时速度较大，相应的向心力较大，球对轨道的压力较大，滑动摩擦力较大，因此A到B的过程球受到的滑动摩擦力的平均大小较大，克服摩擦力做功较多，故A错误；
B.由球在第一次经过C点后恰好能通过最高点B，故在B点由重力等于向心力得：
，解得：
依据题意可知球从A点刚被踢出时的速度大小为：
球从A到B的过程，根据动能定理得：
解得此过程摩擦力做功为：，故B错误；
C.已知当球第二次到达C点时恰好离开轨道，则有：
解得球第二次到达C点的速度大小为：，故C正确；
D.球从C点离开轨道后做斜抛运动，将沿水平方向与竖直方向分解，则有：
水平分速度大小为：，竖直分速度大小为：
沿水平方向有：
沿竖直方向有：
解得：
接球时书包离A点的竖直高度为：
联立解得：，故D错误。
故选：C。
根据机械能守恒定律分析，球从A运动到B的过程与从B运动到A的过程相比较，前者到达相同高度时速度较大，相应的向心力较大，球对轨道的压力较大，滑动摩擦力较大，因此A到B的过程球受到的滑动摩擦力的平均大小较大，由此可得克服摩擦力做功的大小关系；球第一次经过B点时由重力提供向心力，据此求得经过B点的速度大小，依据题意可知从A点刚被踢出时的速度大小。对球从A到B的过程，根据动能定理求解此过程摩擦力做功；当球第二次到达C点时恰好离开轨道，根据牛顿第二定律求得球第二次到达C点的速度大小；球从C点离开轨道后做斜抛运动，将运动沿水平方向与竖直方向分解处理，根据运动学公式解答。
本题考查了圆周运动的临界问题与斜抛运动规律，掌握动能定理、牛顿第二定律在圆周运动中的应用。处理抛体运动时要将运动分解处理，根据分运动的等时性解答。
8.【答案】BD
【解析】解：假设神舟十九号在过B点的圆形轨道上运动，则有，为进入轨道Ⅱ，需要在B点加速提高机械能，所以神舟十九号在轨道Ⅱ上B点的动能，故A错误；
B.神舟十九号在轨道Ⅰ上A点速度，神舟十九号在轨道Ⅱ上A点的动能小于在轨道Ⅰ上A点的动能，，故B正确；
神舟十九号在A点的引力势能，则神舟十九号在轨道Ⅰ上A点的机械能等于，在轨道Ⅱ上A点的机械能，故D正确，C错误。
故选：BD。
根据圆形轨道的运行速度和变轨时的速度变化，结合动能和机械能的计算公式列式分析解答。
考查卫星变轨时速度变化和机械能的相关问题，会根据题意进行准确分析解答。
9.【答案】BC
【解析】解：BC、设P点到游客与滑雪圈静止时的水平位移为x，根据图2可知：，解得： ①
在斜面顶端时机械能，根据能量守恒定律可得： ②
已知游客滑到Q点后再经过停止运动，根据牛顿第二定律可得加速度大小为：
则在Q点的速度大小为：
根据图2可得Q点的动能为： ③
联立①②③解得：，，故BC正确；
A、由图2可知，游客和滑雪圈在斜面顶端时机械能，重力势能，且，解得：
PQ的水平位移为：，则有：，解得：，故A错误；
D、设斜面倾角为，则有：
游客滑到Q点的速度大小为：
游客与滑雪圈滑到Q点前瞬间，重力的瞬时功率为：，故D错误。
故选：BC。
根据图2求解P点到游客与滑雪圈静止时的水平位移，根据在斜面顶端时机械能结合能量守恒定律列方程；已知游客滑到Q点后再经过停止运动，由此得到在Q点的速度大小表达式；根据图2可得Q点的动能，联立求解动摩擦因数和质量；由图2结合重力势能的大小求解斜面长度和倾角；根据功率的计算公式求解功率。
本题结合滑雪项目轨道示意图以及机械能、重力势能随水平位移变化图像，考查功能关系、牛顿第二定律、功率等知识。需要根据图像信息，结合相关物理规律分析求解各物理量。
10.【答案】BD
【解析】解：A、因金属导轨是光滑的，故在之前力传感器受到的拉力就等于导轨的重力沿斜面向下的分力，设导轨的质量为M，结合图乙可得：
根据牛顿第二定律可得之前导体棒的加速度大小为：
在时导体棒的速度大小为：
联立解得：
在时导体棒产生的感应电动势为：
此时导轨受到的安培力大小为：
在时对金属导轨受力分析，可得此时传感器的拉力为：
联立解得磁感应强度大小为：，故A错误；
B、由图乙可知在后力传感器受到的拉力恒定，可知导轨受到的安培力恒定，回路中的感应电流与导体棒切割磁感线产生的感应电动势均恒定，故导体棒做匀速运动。设导体棒质量为m，后导轨受到的安培力。
对导体棒由平衡条件得：
对导轨受力分析可得：
又有：
联立解得：，，故B正确；
C、设在后导体棒匀速运动的速度大小为，同理可得：
解得：，故C错误；
D、在第2s内导体棒运动的位移大小为x，以沿斜面向下为正方向，根据动量定理得：
其中：，
解得：，故D正确。
故选：BD。
在之前力传感器受到的拉力就等于导轨的重力沿斜面向下的分力。根据牛顿第二定律与运动学公式求得时导体棒的速度大小，根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力公式求的时导轨受到的安培力，在时对金属导轨受力分析，根据平衡条件求得匀强磁场的磁感应强度大小；导体棒的质量；在后力传感器受到的拉力恒定，可知回路中的感应电流与导体棒切割磁感线产生的感应电动势均恒定，故导体棒做匀速运动，对导体棒和导轨受力分析，由平衡条件求得导体棒的质量，以及导体棒匀速运动时的速度大小；根据动量定理求导体棒第2s内的位移。
本题考查了电磁感应与力学的综合运用，掌握切割产生的感应电动势公式、安培力公式、闭合电路欧姆定律，关键理清导体棒的运动规律，运用平衡、牛顿第二定律进行求解。
11.【答案】 小于
【解析】遮光片的宽度
设A下落的加速度大小为a，A下落到光电门位置时的速度大小为，根据速度-位移公式有，对A、B整体根据牛顿第二定律有，整理可得，则，所以当地的重力加速度的表达式为；
由于存在空气阻力、细线与滑轮之间存在摩擦或滑轮质量不能忽略等，所以重力加速度的测量值应该小于真实值。
故答案为：；；小于。
根据游标卡尺的读数规则读数；
根据速度-位移公式和牛顿第二定律写出图像的函数表达式，据此分析；
要考虑到空气阻力，摩擦力以及滑轮质量等因素。
掌握该实验的实验原理是解题的基础，能够写出图像的函数表达式是解题的关键。
12.【答案】36； 40、； 偏小、偏小
【解析】串联的电阻：。
根据路端电压规律可知：
可得图像方程：
结合图像纵截距有：
所以电动势：
且，故。
考虑电压表分流，
变形后有：
所以纵截距：
那么：
且斜率：，
所以。
故答案为：；、；偏小、偏小。
根据电压表的改装原理计算分压电阻的大小；
根据图示电路图应用闭合电路欧姆定律求出图像的函数表达式，然后根据图示图像求出电源电动势与内阻；
考虑电压表的内阻，同样写出表达式，通过比较纵截距和斜率来分析误差。
本题考查了测电源电动势与内阻实验，知道实验原理是解题的前提与关键，求出图像的函数表达式，根据图示图像即可解题。
13.【答案】葫芦的容积为；
加热过程中葫芦内气体对外做的功为
【解析】解：设葫芦的容积为V，以葫芦和玻璃管内封闭的气体为研究对象，该过程中气体温度不变，发生等温变化。
在初始状态，压强为，气体体积为：，末状态，压强为，体积为：，由玻意耳定律可得：，代入数据解得：；
给葫芦缓慢加热，使水银柱底部到葫芦口的高度重新回到55cm，此过程中气体压强不变，为，外界对气体所，所以葫芦内气体对外做的功为。
答：葫芦的容积为；
加热过程中葫芦内气体对外做的功为。
由玻意耳定律可求，葫芦的容积；
由可求气体对外所做的功。
本题是对玻意耳定律及功的公式的考查，解题的关键是要正确分析气体发生的状态变化，确定好状态参量，选择合适的规律解题，气体发生等压变化时，可以用求外界对气体所做的功。
14.【答案】该无人机上升到最高点的速度为，方向水平向右；
无人机上升到最高点合外力做的总功为72J
【解析】解：根据
结合匀变速直线运动位移-时间公式
可知无人机的水平初速度为，水平加速度为
根据
结合匀变速直线运动位移-时间公式
可知无人机的竖直初速度为，竖直加速度为
则无人机上升到最高点所用时间为
解得：
此时无人机的速度为
解得
方向水平向右。
无人机的初速度为
解得：
人机上升到最高点时，根据动能定理可得合外力做的总功为
解得：
答：该无人机上升到最高点的速度为，方向水平向右；
无人机上升到最高点合外力做的总功为72J。
根据匀变速直线运动位移-时间公式，结合水平和竖直方向上的运动分析求解；
根据速度的合成，结合动能定理分析求解。
本题考查了动能定理和运动学，理解物体所处的运动状态是解决此类问题的关键。
15.【答案】求小球从进入电场到A点的时间为，到达A点的速度大小为；
小球从P点到Q点的过程中合外力的冲量大小为；
小球从原点运动到最高点时轨迹与x轴所围成的面积为
【解析】小球从P到A，水平方向：
竖直方向：
解得
小球在第二、三象限运动过程中，所受合的大小为
方向与水平方向的夹角为
当小球运动到合力与速度方向垂直时速度达到最大，从A到Q，根据动能定理有
解得
从P到Q，以的方向为正方向，利用动量定理
解得
小球在第一象限运动时，，故小球只受洛伦慈力，小球运动至x轴最远位置时y方向上的分速度为零，以v的方向为正方向，竖直方向利用动量定理
其中，左边微元累积
…
即
…
而
…
解得
答：求小球从进入电场到A点的时间为，到达A点的速度大小为；
小球从P点到Q点的过程中合外力的冲量大小为；
小球从原点运动到最高点时轨迹与x轴所围成的面积为。
根据运动学公式求小球到达A点的速度大小及时间；
根据动能定理求出从A到Q的速度，从P到Q，利用动量定理求小球从P点到Q点的过程中合外力的冲量大小；
竖直方向利用动量定理结合数学思想求小球从原点运动到最高点时轨迹与x轴所围成的面积。
本题考查带电粒子在复合场中的运动，要求学生能正确分析带电子粒的运动过程和运动性质，熟练应用对应的规律解题。