广东省深圳市科学高中2022-2023学年高一下学期物理月考试卷
一、单选题
1．（2020·新课标Ⅰ）如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　）
A．200 N B．400 N C．600 N D．800 N
【答案】B
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】在最低点由
知T=410N
即每根绳子拉力约为410N，
故答案为：B。
【分析】对处在最低点的人进行受力分析，结合此时人的速度，利用向心力公式求解对绳子的拉力。
2．（2023高一下·深圳月考）有关圆周运动的基本模型如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．如图甲，“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底压力大于其在最低处水对碗底的压力
B．如图乙，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
C．如图丙所示两个圆锥摆摆线与竖直方向夹角θ不同，但圆锥高相同，则两圆锥摆的角速度相同
D．如图丁，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B 位置先后分别做匀速圆周运动，则在 A、B 两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等
【答案】C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．如图甲，“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底压力，在最低处水对碗底的压力，则在最高点处水对碗底压力小于其在最低处水对碗底的压力，A不符合题意；
B．在最高点其加速度向下，汽车处于失重状态，B不符合题意；
C．对小球进行受力分析，由牛顿第二定律有mgtan θ＝mω2htan θ，得ω＝，可见只要圆锥高相同，则两圆锥摆的角速度相同，C符合题意；
D．对小球进行受力分析，设圆锥半顶角为θ，由牛顿第二定律有，FN＝，得，因在AB两位置转动半径不同，则角速度不同，但所受筒壁的支持力大小相等，D不符合题意．
故答案为：C。
【分析】“水流星”最高点压力最小，最低点压力最大。在最高点其加速度向下或者压力小于重力，汽车处于失重状态。只要圆锥高相同，则两圆锥摆的角速度相同。
3．（2022·沧州模拟）如图所示，轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一个小球，小球随轻杆一起在竖直平面内在转轴的带动下绕O点以角速度做匀速圆周运动。已知杆长为L，小球的质量为m，重力加速度为g，A、B两点与O点在同一水平直线上，C、D分别为圆周的最高点和最低点，下列说法正确的是（　　）
A．小球在运动过程中向心加速度不变
B．小球运动到最高点C时，杆对小球的作用力为支持力
C．小球运动到A点时，杆对小球作用力为
D．小球在D点与C点相比，杆对小球的作用力的大小差值一定为
【答案】C
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】A．小球做匀速圆周运动，向心加速度大小不变，方向改变，A不符合题意；
B．当小球在最高点，由牛顿第二定律
可知，当小球通过最高点时线速度大于时，FN为正值，杆对小球的作用力为向下的拉力；当小球通过最高点时线速度小于时，FN为负值，杆对小球的作用力为向上的支持力；当小球通过最高点时线速度等于时，FN为0。因为不知道小球在最高点时线速度与的大小关系，所以不能判断杆对小球是支持力还是拉力，B不符合题意；
C．当小球在A点时，杆对小球作用力竖直方向分量应等于重力，水平方向分量提供向心力，故杆对小球的作用力
C符合题意；
D．若小球在最高点，杆对小球的作用力为支持力，则在C点
在D点
可得
若小球在最高点，杆对小球的作用力为拉力，则在C点
在D点
可得
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】圆周运动过程中加速度的方向时刻在发生变化；小球的角速度大小未知，无法判断杆对小球的作用力情况；在A点时，杆对小球的作用力在水平方向的分力提供向心力，竖直方向分力与重力相等；分别根据受力分析和牛顿第二定律计算杆对小球的作用力进行比较。
4．（2020高一上·南京期末）如图所示，小车以速度v匀速向右运动，通过滑轮拖动物体A上升，不计滑轮摩擦与绳子质量，当绳子与水平面夹角为θ时，下面说法正确的是（　　）
A．物体A匀速上升
B．物体A的速度大小为vcosθ
C．物体A的速度大小为
D．绳子对物体A的拉力小于物体A的重力
【答案】B
【知识点】速度的合成与分解；小船渡河问题分析
【解析】【解答】ABC．小车沿绳子方向的速度等于A的速度，设绳子与水平方向的夹角为θ，如图所示
根据平行四边形定则，物体A的速度
小车匀速向右运动时，θ减小，则A的速度增大，所以A加速上升，加速度方向向上，B符合题意，AC不符合题意；
D．对A根据牛顿第二定律有
可知绳子的拉力大于A的重力，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据平行四边形法则对小车的速度进行分解即可知道A的速度变化情况；根据牛顿第二定律分析受力情况可知重力与拉力的关系。
5．（2023高一下·深圳月考）如图所示，从倾角为θ的斜面上的某点先后将同一小球以不同初速度水平抛出，小球均落到斜面上，当抛出的速度为v1时，小球到达斜面时的速度方向与斜面的夹角为α1，当抛出的速度为v2时，小球到达斜面时的速度方向与斜面的夹角为α2，则（　　）
A．当v1>v2时，α1>α2
B．当v1>v2时，α1<α2
C．无论v1、v2大小如何，均有α1=α2
D．2tanθ>tan(α1+θ)
【答案】C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】设小球落到斜面上时，速度方向与水平方向夹角为φ，如图所示
则有
，，整理有tanφ = 2tanθ，根据几何关系有φ = α + θ，可知落到斜面上时，速度方向与初速度大小无关，只与斜面的倾角有关，因此无论v1、v2大小如何，均有α1 = α2
故答案为：C。
【分析】几何关系有φ = α + θ，可知落到斜面上时，速度方向与初速度大小无关，只与斜面的倾角有关。
6．（2023高一下·深圳月考）如图，在倾角为α=37 的光滑斜面上，有一根长为L=0.24m的细绳，一端固定在O点，另一端系一可视为质点的物体．当物体刚好在斜面上做完整的圆周运动，则物体在最高点A的速度大小是(g取10m/s2，sinα=0.6)
A．0 m/s B．1.2 m/s C． m/s D． m/s
【答案】B
【知识点】向心力
【解析】【解答】小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动，刚小球通过A点时细线的拉力为零，根据圆周运动和牛顿第二定律有：mgsinα=m，解得：．
故答案为：B
【分析】小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动，刚小球通过A点时细线的拉力为零，重力分力提供圆周运动向心力。
二、多选题
7．（2022高一下·浙江月考）如图所示，民族运动会上有一个骑射项目，运动员骑在奔驰的马背上沿跑道
运动，且向他左侧的固定目标拉弓放箭。假设运动员骑马奔驰的速度为
，运动员静止时射出的箭的速度为
，跑道离固定目标的最近距离
。若不计空气阻力的影响，要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短，则（　　）
A．运动员放箭处离目标的距离为
B．运动员放箭处离目标的距离为
C．箭射到固定目标的最短时间为
D．箭射到固定目标的最短时间为
【答案】B,C
【知识点】位移的合成与分解
【解析】【解答】当放出的箭垂直于马运行方向发射，此时运行时间最短，所以最短时间t=
则箭在沿马运行方向上的位移为
所以放箭处距离目标的距离为
故答案为：BC。
【分析】利用其位移和箭的最大速度可以求出最短的时间，利用其位移公式及位移的合成可以求出放箭处距离目标的距离。
8．（2023高一下·深圳月考）如图所示，两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上，两者用长为L的细绳连接，木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的K倍，A放在距离转轴L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动，开始时，绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，以下说法正确的是（ ）
A．当时，A、B相对于转盘会滑动
B．当，绳子一定有弹力
C．ω在范围内增大时，B所受摩擦力变大
D．ω在范围内增大时，A所受摩擦力一直变大
【答案】A,B,D
【知识点】生活中的圆周运动；离心运动和向心运动
【解析】【解答】A．当A、B所受摩擦力均达到最大值时，A、B相对转盘即将滑动，则有，解得，所以，当时，A、B相对于转盘会滑动，A符合题意；
B．当B所受静摩擦力达到最大值后，绳子开始有弹力，即有，解得，可知当时，绳子有弹力，B符合题意；
C．当时，B已达到最大静摩擦力，则ω在范围内增大时，B受到的摩擦力不变，C不符合题意；
D．ω在范围内，A相对转盘是静止的，A所受摩擦力为静摩擦力，当时，绳上无拉力，则，当ω增大时，静摩擦力也增大；当时，B的摩擦力不变，有，可知随着ω增大，绳上拉力增大，对A有，得，可知随着ω增大，A所受摩擦力也增大，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】当A、B所受摩擦力均达到最大值时，A、B相对转盘即将滑动。当B所受静摩擦力达到最大值后，绳子开始有弹力。角速度较小时，A相对转盘是静止的，A所受摩擦力为静摩擦力。
9．（2021·河北）如图，矩形金属框 竖直放置，其中 、 足够长，且 杆光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过 杆，金属框绕 轴分别以角速度 和 匀速转动时，小球均相对 杆静止，若 ，则与以 匀速转动时相比，以 匀速转动时（　　）

A．小球的高度一定降低
B．弹簧弹力的大小一定不变
C．小球对杆压力的大小一定变大
D．小球所受合外力的大小一定变大
【答案】B,D
【知识点】牛顿第二定律；向心力
【解析】【解答】由于小球相对于杆静止，则小球与竖直方向的夹角θ保持不变，对小球受力分析，根据竖直方向的平衡方程有：
根据胡克定律有：
由于θ为定值，T不变，则当转速增大后，小球的高度不变，弹簧的弹力不变。则A不符合题意，B符合题意；
当小球受到弹簧的弹力和本身的重力提供向心力时，其杆对小球FN=0，根据牛顿第二定律有：
且根据平衡方程有：，
联立可以解得：；
当，FN背向转轴，根据牛顿第二定律有：
即 ，越大其FN越小；
当，FN指向转轴，根据牛顿第二定律有：
即 ，越大其FN越大；
则因 ，根据牛顿第三定律可知，随角速度的变大，小球对杆的压力不一定变大。则C不符合题意；
根据
可知，因角速度变大，则小球受合外力变大。则D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】当相对于PQ杆静止时其小球的高度保持不变，由于小球高度不变所以弹簧产生的弹力大小不变；利用水平方向的牛顿第二定律且未知杆对小球支持力的方向不能判别其小球对杆压力的大小变化；利用牛顿第二定律结合角速度变大可以判别小球受到的合力变大。
三、实验题
10．（2023高一下·深圳月考）
（1）在“研究平抛物体的运动”实验中，已备有下列器材∶白纸、图钉、薄木板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材中的____。
A．秒表　 B．天平
C．重垂线　　　　 D．弹簧测力计
（2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，在该实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差____。
A．斜槽轨道末端必须水平
B．斜槽轨道必须光滑
C．每次实验要平衡摩擦力
D．小球每次都从斜槽上同一高度由静止释放
（3）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为　 　m/s。
（4）在另一次实验中，将白纸换成方格纸，每个格的边长L=5 cm。通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为　 　m/s，经过B点时的速度为　 　m/s，抛出点的坐标为　 　（用L表示）。（此问g取10 m/s2）
【答案】（1）C
（2）A；D
（3）1.6
（4）1.5；2.5；（-L，L）
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）除所给器材外，还需要重垂线，来确定y轴。由于实验不需要测量小球的质量、受力以及运动的时间，所以不需要天平、弹簧测力计、秒表。故答案为：C。
（2）A．为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，A符合题意；
BD．为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，斜槽不需要光滑，B不符合题意，D符合题意；
C．本实验中不需要平衡摩擦力，C不符合题意。故答案为：AD。
（3）取题图乙可知，时，，在竖直方向有，可得小球平抛运动的时间，则小球做平抛运动的初速度
（4）小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，有，解得，小球做平抛运动的初速度，小球经过B点时的竖直分速度，则小球经过B点时的速度，小球从抛出点到B点的时间，则抛出点到B点的水平距离，抛出点到B点的竖直距离，由于B点的坐标为（5L，5L），所以抛出点的坐标为（-L，L） 。
【分析】（1）除所给器材外，还需要重垂线，来确定y轴。不需要天平、弹簧测力计、秒表。
（2）为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，斜槽不需要光滑。
（3）水平方向匀速运动，竖直方向做自由落体运动求出运动时间。
（4）小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，，求出两球之间的时间间隔。
四、解答题
11．（2023高一下·深圳月考）跑酷（Pakour）是时下风靡全球的时尚极限运动，一跑酷运动员在一次训练中的运动可简化为以下运动：运动员首先在平直高台上以4m/s2的加速度从静止开始匀加速运动，运动8m的位移后，在距地面高为5m的高台边缘水平跳出，在空中调整姿势后恰好垂直落在一倾角为53°的斜面中点位置。此后运动员迅速调整姿势沿水平方向蹬出，假设该运动员可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：
（1）运动员从楼顶边缘跳出到落到斜面上所用的时间t；
（2）该斜面底端与高台边缘的水平距离s；
（3）若运动员水平蹬出斜面后落在地面上，求运动员的蹬出速度范围。
【答案】（1）解：设运动员从高台边缘水平跳出的速度为v0，匀加速的位移为l，由速度位移公式得=2al
代入数据解得v0=8m/s
恰好垂直落在一倾角为53°的斜面中点位置时，由运动的合成与分解得tan53°=
代入数据解得运动员从楼顶边缘跳出到落到斜面上所用的时间为t=0.6s
（2）解：设高台距斜面中点的水平距离为x，水平方向上有x=v0t=8×0.6m=4.8m
竖直方向上，有y=12gt2=12×10×0.62m=1.8m
则斜面中点距地面竖直距离为h=H y=5m 1.8m=3.2m
斜面中点距斜面底端水平距离为x′=htan53°=3.243m=2.4m
该斜面底端与高台边缘的水平距离为s=x x′=4.8m 2.4m=2.4m
（3）解：根据位移时间公式，可得运动员水平蹬出斜面后落在地面上的时间为t′=2hg=2×3.210s=0.8s
能落到地面上，水平位移的范围为2.4m≤x′≤4.8m
根据运动学公式得x′=v0′t′
代入数据解得运动员的蹬出速度范围为3m/s≤v0′≤6m/s
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）由匀变速运动规律求出水平初速度，由运动的合成方向与分解求出竖直方向速度。由自由落体规律求解运动时间。
（2）由自由落体规律求解下落高度，由几何关系求解斜面底端与高台边缘的水平距离s 。
（3） 根据自由落体规律，可得运动员水平蹬出斜面后落在地面上的时间 ，水平方向匀速运动，得到 运动员的蹬出速度范围。
12．（2022高三上·景德镇月考）如图甲所示，长的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量的小球，小球随轻杆绕转轴在竖直平面内做线速度的匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。
（1）小球运动到最高点时，求轻杆对小球的作用力F1；
（2）小球运动到水平位置A时，求轻杆对小球的作用力大小F2；
（3）若将轻杆换成轻绳，再将小球提至转轴正上方的B点，此时绳刚好伸直且无张力，然后将球以水平速度抛出，如图乙所示。求从抛出小球到绳再次伸直的时间t。
【答案】（1）解：假设F1的方向向上，对小球有：
解得
所以杆对球的作用力 的大小为3N，方向竖直向上；
（2）解：小球运动到水平位置 时，杆对球的竖直方向分力
水平分力
故杆对球的作用力大小
代入数据解得
（3）解：小球将做平抛运动，运动轨迹如图中实线所示，有
代入数据解得
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用；平抛运动
【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析，根据合力提供向心力得出轻杆对小球的作用力；
（2）结合合力提供向心力以及力的合成得出杆对小球的作用力；
（3） 小球将做平抛运动 ，结合平抛运动运动的规律得出从抛出小球到绳再次伸直的时间。
广东省深圳市科学高中2022-2023学年高一下学期物理月考试卷
一、单选题
1．（2020·新课标Ⅰ）如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　）
A．200 N B．400 N C．600 N D．800 N
2．（2023高一下·深圳月考）有关圆周运动的基本模型如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．如图甲，“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底压力大于其在最低处水对碗底的压力
B．如图乙，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
C．如图丙所示两个圆锥摆摆线与竖直方向夹角θ不同，但圆锥高相同，则两圆锥摆的角速度相同
D．如图丁，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B 位置先后分别做匀速圆周运动，则在 A、B 两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等
3．（2022·沧州模拟）如图所示，轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一个小球，小球随轻杆一起在竖直平面内在转轴的带动下绕O点以角速度做匀速圆周运动。已知杆长为L，小球的质量为m，重力加速度为g，A、B两点与O点在同一水平直线上，C、D分别为圆周的最高点和最低点，下列说法正确的是（　　）
A．小球在运动过程中向心加速度不变
B．小球运动到最高点C时，杆对小球的作用力为支持力
C．小球运动到A点时，杆对小球作用力为
D．小球在D点与C点相比，杆对小球的作用力的大小差值一定为
4．（2020高一上·南京期末）如图所示，小车以速度v匀速向右运动，通过滑轮拖动物体A上升，不计滑轮摩擦与绳子质量，当绳子与水平面夹角为θ时，下面说法正确的是（　　）
A．物体A匀速上升
B．物体A的速度大小为vcosθ
C．物体A的速度大小为
D．绳子对物体A的拉力小于物体A的重力
5．（2023高一下·深圳月考）如图所示，从倾角为θ的斜面上的某点先后将同一小球以不同初速度水平抛出，小球均落到斜面上，当抛出的速度为v1时，小球到达斜面时的速度方向与斜面的夹角为α1，当抛出的速度为v2时，小球到达斜面时的速度方向与斜面的夹角为α2，则（　　）
A．当v1>v2时，α1>α2
B．当v1>v2时，α1<α2
C．无论v1、v2大小如何，均有α1=α2
D．2tanθ>tan(α1+θ)
6．（2023高一下·深圳月考）如图，在倾角为α=37 的光滑斜面上，有一根长为L=0.24m的细绳，一端固定在O点，另一端系一可视为质点的物体．当物体刚好在斜面上做完整的圆周运动，则物体在最高点A的速度大小是(g取10m/s2，sinα=0.6)
A．0 m/s B．1.2 m/s C． m/s D． m/s
二、多选题
7．（2022高一下·浙江月考）如图所示，民族运动会上有一个骑射项目，运动员骑在奔驰的马背上沿跑道
运动，且向他左侧的固定目标拉弓放箭。假设运动员骑马奔驰的速度为
，运动员静止时射出的箭的速度为
，跑道离固定目标的最近距离
。若不计空气阻力的影响，要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短，则（　　）
A．运动员放箭处离目标的距离为
B．运动员放箭处离目标的距离为
C．箭射到固定目标的最短时间为
D．箭射到固定目标的最短时间为
8．（2023高一下·深圳月考）如图所示，两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上，两者用长为L的细绳连接，木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的K倍，A放在距离转轴L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动，开始时，绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，以下说法正确的是（ ）
A．当时，A、B相对于转盘会滑动
B．当，绳子一定有弹力
C．ω在范围内增大时，B所受摩擦力变大
D．ω在范围内增大时，A所受摩擦力一直变大
9．（2021·河北）如图，矩形金属框 竖直放置，其中 、 足够长，且 杆光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过 杆，金属框绕 轴分别以角速度 和 匀速转动时，小球均相对 杆静止，若 ，则与以 匀速转动时相比，以 匀速转动时（　　）

A．小球的高度一定降低
B．弹簧弹力的大小一定不变
C．小球对杆压力的大小一定变大
D．小球所受合外力的大小一定变大
三、实验题
10．（2023高一下·深圳月考）
（1）在“研究平抛物体的运动”实验中，已备有下列器材∶白纸、图钉、薄木板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材中的____。
A．秒表　 B．天平
C．重垂线　　　　 D．弹簧测力计
（2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，在该实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差____。
A．斜槽轨道末端必须水平
B．斜槽轨道必须光滑
C．每次实验要平衡摩擦力
D．小球每次都从斜槽上同一高度由静止释放
（3）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为　 　m/s。
（4）在另一次实验中，将白纸换成方格纸，每个格的边长L=5 cm。通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为　 　m/s，经过B点时的速度为　 　m/s，抛出点的坐标为　 　（用L表示）。（此问g取10 m/s2）
四、解答题
11．（2023高一下·深圳月考）跑酷（Pakour）是时下风靡全球的时尚极限运动，一跑酷运动员在一次训练中的运动可简化为以下运动：运动员首先在平直高台上以4m/s2的加速度从静止开始匀加速运动，运动8m的位移后，在距地面高为5m的高台边缘水平跳出，在空中调整姿势后恰好垂直落在一倾角为53°的斜面中点位置。此后运动员迅速调整姿势沿水平方向蹬出，假设该运动员可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：
（1）运动员从楼顶边缘跳出到落到斜面上所用的时间t；
（2）该斜面底端与高台边缘的水平距离s；
（3）若运动员水平蹬出斜面后落在地面上，求运动员的蹬出速度范围。
12．（2022高三上·景德镇月考）如图甲所示，长的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量的小球，小球随轻杆绕转轴在竖直平面内做线速度的匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。
（1）小球运动到最高点时，求轻杆对小球的作用力F1；
（2）小球运动到水平位置A时，求轻杆对小球的作用力大小F2；
（3）若将轻杆换成轻绳，再将小球提至转轴正上方的B点，此时绳刚好伸直且无张力，然后将球以水平速度抛出，如图乙所示。求从抛出小球到绳再次伸直的时间t。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】在最低点由
知T=410N
即每根绳子拉力约为410N，
故答案为：B。
【分析】对处在最低点的人进行受力分析，结合此时人的速度，利用向心力公式求解对绳子的拉力。
2．【答案】C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．如图甲，“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底压力，在最低处水对碗底的压力，则在最高点处水对碗底压力小于其在最低处水对碗底的压力，A不符合题意；
B．在最高点其加速度向下，汽车处于失重状态，B不符合题意；
C．对小球进行受力分析，由牛顿第二定律有mgtan θ＝mω2htan θ，得ω＝，可见只要圆锥高相同，则两圆锥摆的角速度相同，C符合题意；
D．对小球进行受力分析，设圆锥半顶角为θ，由牛顿第二定律有，FN＝，得，因在AB两位置转动半径不同，则角速度不同，但所受筒壁的支持力大小相等，D不符合题意．
故答案为：C。
【分析】“水流星”最高点压力最小，最低点压力最大。在最高点其加速度向下或者压力小于重力，汽车处于失重状态。只要圆锥高相同，则两圆锥摆的角速度相同。
3．【答案】C
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】A．小球做匀速圆周运动，向心加速度大小不变，方向改变，A不符合题意；
B．当小球在最高点，由牛顿第二定律
可知，当小球通过最高点时线速度大于时，FN为正值，杆对小球的作用力为向下的拉力；当小球通过最高点时线速度小于时，FN为负值，杆对小球的作用力为向上的支持力；当小球通过最高点时线速度等于时，FN为0。因为不知道小球在最高点时线速度与的大小关系，所以不能判断杆对小球是支持力还是拉力，B不符合题意；
C．当小球在A点时，杆对小球作用力竖直方向分量应等于重力，水平方向分量提供向心力，故杆对小球的作用力
C符合题意；
D．若小球在最高点，杆对小球的作用力为支持力，则在C点
在D点
可得
若小球在最高点，杆对小球的作用力为拉力，则在C点
在D点
可得
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】圆周运动过程中加速度的方向时刻在发生变化；小球的角速度大小未知，无法判断杆对小球的作用力情况；在A点时，杆对小球的作用力在水平方向的分力提供向心力，竖直方向分力与重力相等；分别根据受力分析和牛顿第二定律计算杆对小球的作用力进行比较。
4．【答案】B
【知识点】速度的合成与分解；小船渡河问题分析
【解析】【解答】ABC．小车沿绳子方向的速度等于A的速度，设绳子与水平方向的夹角为θ，如图所示
根据平行四边形定则，物体A的速度
小车匀速向右运动时，θ减小，则A的速度增大，所以A加速上升，加速度方向向上，B符合题意，AC不符合题意；
D．对A根据牛顿第二定律有
可知绳子的拉力大于A的重力，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据平行四边形法则对小车的速度进行分解即可知道A的速度变化情况；根据牛顿第二定律分析受力情况可知重力与拉力的关系。
5．【答案】C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】设小球落到斜面上时，速度方向与水平方向夹角为φ，如图所示
则有
，，整理有tanφ = 2tanθ，根据几何关系有φ = α + θ，可知落到斜面上时，速度方向与初速度大小无关，只与斜面的倾角有关，因此无论v1、v2大小如何，均有α1 = α2
故答案为：C。
【分析】几何关系有φ = α + θ，可知落到斜面上时，速度方向与初速度大小无关，只与斜面的倾角有关。
6．【答案】B
【知识点】向心力
【解析】【解答】小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动，刚小球通过A点时细线的拉力为零，根据圆周运动和牛顿第二定律有：mgsinα=m，解得：．
故答案为：B
【分析】小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动，刚小球通过A点时细线的拉力为零，重力分力提供圆周运动向心力。
7．【答案】B,C
【知识点】位移的合成与分解
【解析】【解答】当放出的箭垂直于马运行方向发射，此时运行时间最短，所以最短时间t=
则箭在沿马运行方向上的位移为
所以放箭处距离目标的距离为
故答案为：BC。
【分析】利用其位移和箭的最大速度可以求出最短的时间，利用其位移公式及位移的合成可以求出放箭处距离目标的距离。
8．【答案】A,B,D
【知识点】生活中的圆周运动；离心运动和向心运动
【解析】【解答】A．当A、B所受摩擦力均达到最大值时，A、B相对转盘即将滑动，则有，解得，所以，当时，A、B相对于转盘会滑动，A符合题意；
B．当B所受静摩擦力达到最大值后，绳子开始有弹力，即有，解得，可知当时，绳子有弹力，B符合题意；
C．当时，B已达到最大静摩擦力，则ω在范围内增大时，B受到的摩擦力不变，C不符合题意；
D．ω在范围内，A相对转盘是静止的，A所受摩擦力为静摩擦力，当时，绳上无拉力，则，当ω增大时，静摩擦力也增大；当时，B的摩擦力不变，有，可知随着ω增大，绳上拉力增大，对A有，得，可知随着ω增大，A所受摩擦力也增大，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】当A、B所受摩擦力均达到最大值时，A、B相对转盘即将滑动。当B所受静摩擦力达到最大值后，绳子开始有弹力。角速度较小时，A相对转盘是静止的，A所受摩擦力为静摩擦力。
9．【答案】B,D
【知识点】牛顿第二定律；向心力
【解析】【解答】由于小球相对于杆静止，则小球与竖直方向的夹角θ保持不变，对小球受力分析，根据竖直方向的平衡方程有：
根据胡克定律有：
由于θ为定值，T不变，则当转速增大后，小球的高度不变，弹簧的弹力不变。则A不符合题意，B符合题意；
当小球受到弹簧的弹力和本身的重力提供向心力时，其杆对小球FN=0，根据牛顿第二定律有：
且根据平衡方程有：，
联立可以解得：；
当，FN背向转轴，根据牛顿第二定律有：
即 ，越大其FN越小；
当，FN指向转轴，根据牛顿第二定律有：
即 ，越大其FN越大；
则因 ，根据牛顿第三定律可知，随角速度的变大，小球对杆的压力不一定变大。则C不符合题意；
根据
可知，因角速度变大，则小球受合外力变大。则D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】当相对于PQ杆静止时其小球的高度保持不变，由于小球高度不变所以弹簧产生的弹力大小不变；利用水平方向的牛顿第二定律且未知杆对小球支持力的方向不能判别其小球对杆压力的大小变化；利用牛顿第二定律结合角速度变大可以判别小球受到的合力变大。
10．【答案】（1）C
（2）A；D
（3）1.6
（4）1.5；2.5；（-L，L）
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）除所给器材外，还需要重垂线，来确定y轴。由于实验不需要测量小球的质量、受力以及运动的时间，所以不需要天平、弹簧测力计、秒表。故答案为：C。
（2）A．为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，A符合题意；
BD．为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，斜槽不需要光滑，B不符合题意，D符合题意；
C．本实验中不需要平衡摩擦力，C不符合题意。故答案为：AD。
（3）取题图乙可知，时，，在竖直方向有，可得小球平抛运动的时间，则小球做平抛运动的初速度
（4）小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，有，解得，小球做平抛运动的初速度，小球经过B点时的竖直分速度，则小球经过B点时的速度，小球从抛出点到B点的时间，则抛出点到B点的水平距离，抛出点到B点的竖直距离，由于B点的坐标为（5L，5L），所以抛出点的坐标为（-L，L） 。
【分析】（1）除所给器材外，还需要重垂线，来确定y轴。不需要天平、弹簧测力计、秒表。
（2）为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，斜槽不需要光滑。
（3）水平方向匀速运动，竖直方向做自由落体运动求出运动时间。
（4）小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，，求出两球之间的时间间隔。
11．【答案】（1）解：设运动员从高台边缘水平跳出的速度为v0，匀加速的位移为l，由速度位移公式得=2al
代入数据解得v0=8m/s
恰好垂直落在一倾角为53°的斜面中点位置时，由运动的合成与分解得tan53°=
代入数据解得运动员从楼顶边缘跳出到落到斜面上所用的时间为t=0.6s
（2）解：设高台距斜面中点的水平距离为x，水平方向上有x=v0t=8×0.6m=4.8m
竖直方向上，有y=12gt2=12×10×0.62m=1.8m
则斜面中点距地面竖直距离为h=H y=5m 1.8m=3.2m
斜面中点距斜面底端水平距离为x′=htan53°=3.243m=2.4m
该斜面底端与高台边缘的水平距离为s=x x′=4.8m 2.4m=2.4m
（3）解：根据位移时间公式，可得运动员水平蹬出斜面后落在地面上的时间为t′=2hg=2×3.210s=0.8s
能落到地面上，水平位移的范围为2.4m≤x′≤4.8m
根据运动学公式得x′=v0′t′
代入数据解得运动员的蹬出速度范围为3m/s≤v0′≤6m/s
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）由匀变速运动规律求出水平初速度，由运动的合成方向与分解求出竖直方向速度。由自由落体规律求解运动时间。
（2）由自由落体规律求解下落高度，由几何关系求解斜面底端与高台边缘的水平距离s 。
（3） 根据自由落体规律，可得运动员水平蹬出斜面后落在地面上的时间 ，水平方向匀速运动，得到 运动员的蹬出速度范围。
12．【答案】（1）解：假设F1的方向向上，对小球有：
解得
所以杆对球的作用力 的大小为3N，方向竖直向上；
（2）解：小球运动到水平位置 时，杆对球的竖直方向分力
水平分力
故杆对球的作用力大小
代入数据解得
（3）解：小球将做平抛运动，运动轨迹如图中实线所示，有
代入数据解得
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用；平抛运动
【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析，根据合力提供向心力得出轻杆对小球的作用力；
（2）结合合力提供向心力以及力的合成得出杆对小球的作用力；
（3） 小球将做平抛运动 ，结合平抛运动运动的规律得出从抛出小球到绳再次伸直的时间。