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2022-2023学年陕西省咸阳市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年陕西省咸阳市高一（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.关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是( )
A. 所受合外力可以为零
B. 所受合外力一定为恒力
C. 所受合外力一定为变力
D. 所受合外力的方向与物体的速度方向一定不在一条直线上
2.小船过河过程中，船头始终垂直对岸。已知小船的划行速度恒定，河水流速处处相同且恒定不变。在下图中以虚线表示小船过河的轨迹示意图，可能正确的是( )
A. ①
B. ②
C. ③
D. ④
3.关于万有引力与宇宙航行，下列说法正确的是( )
A. 天王星被称为“笔尖下发现的行星”
B. 第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最大速度
C. 地球上的物体无论具有多大的速度都不可能脱离太阳的束缚
D. 开普勒第三定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动
4.在“探究合力与分力的关系”的实验中某同学的实验情况如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳，则有关本实验的说法中正确的是( )
A. 本实验中采用的科学方法是建立物理模型法
B. 因为图中F和F′不重合所以不能得出平行四边形定则结论
C. 实验中F的方向和AO方向一致
D. 拉橡皮条的细绳要稍长一些可以减小操作误差
5.如图所示，在冰上芭蕾舞表演中，演员展开双臂单脚点地做着优美的旋转动作，在将双臂逐渐放下的过程中，演员转动的速度会逐渐变快，则演员肩上某点随之转动的( )
A. 转速变小
B. 周期变大
C. 线速度变大
D. 角速度变小
6.如图所示，静止的小球沿三条不同的轨道由同一位置运动到水平桌面上，P点到桌面的高度为h，桌面距地面高为H，小球质量为m，则以下说法正确的是( )
A. 小球沿竖直轨道运动到桌面上的过程，重力做功最少
B. 小球沿不同的轨道由同一位置运动到水平桌面，重力做功一样多
C. 小球的重力势能的减少量为mg(H+h)
D. 以桌面为参考平面，在出发点P小球的重力势能为mgH
7.一同学将排球自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的位移相同B. 下落过程中做匀加速运动
C. 上升时间小于下落时间D. 下落过程中一直处于超重状态
8.如图所示，两人各自用吸管吹黄豆，甲黄豆从吸管末端P点水平射出的同时乙黄豆从另一吸管末端M点斜向上射出，经过一段时间后两黄豆在N点相遇，曲线1和2分别为甲、乙黄豆的运动轨迹。若M点在P点正下方，M点与N点位于同一水平线上，且PM长度等于MN的长度，不计黄豆的空气阻力，可将黄豆看成质点，则( )
A. 两黄豆相遇时甲的速度大小为乙的两倍
B. 甲黄豆在P点速度与乙黄豆在最高点的速度相等
C. 乙黄豆相对于M点上升的最大高度为PM长度一半
D. 两黄豆相遇时甲的速度与水平方向的夹角为乙的两倍
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图，钢架雪车比赛中，雪车以速率v通过截面为四分之一圆弧的弯道，弯道半径为R，不计雪车受到冰面的摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 轨道对雪车的弹力和重力的合力提供其转弯的向心力
B. 轨道对雪车的弹力提供其转弯的向心力
C. 若仅减小v，则雪车离轨道底部更低
D. 若仅增大R，则雪车离轨道底部更高
10.一辆汽车从静止开始沿平直公路匀加速前进，启动时刚好有一人骑自行车匀速从汽车旁经过，它们的位移x随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. t=10s时，两车相遇
B. 汽车的加速度大小为5m/s2
C. t=20s时，汽车刚好追上自行车
D. t=10s时，汽车的速度大于自行车的速度
11.天狼星双星系统由质量不同的主序星和伴星组成。仅考虑两星间的万有引力，两星的运动均可视为绕它们连线上某点O的匀速圆周运动，周期相同。若两星视为质点，相距为L，主序星在时间t内转过n圈，引力常量为G，则下列说法中正确的是( )
A. 伴星运动的轨道半径为L
B. 伴星运动的角速度大小为2πnt
C. 主序星和伴星的总质量为4π2n2L3Gt2
D. 主序星与伴星绕O点运动的线速度大小之比等于它们的质量之比
12.如图所示，质量为2m的金属环A和质量为m的物块B通过光滑铰链用长为2L的轻质细杆连接，金属环A套在固定于水平地面上的竖直杆上，物块B放在水平地面上，原长为L的轻弹簧水平放置，右端与物块B相连，左端固定在竖直杆上O点，此时轻质细杆与竖直方向夹角θ=30∘。现将金属环A由静止释放，A下降到最低点时θ变为60∘。不计一切阻力，重力加速度为g，则在金属环A下降的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 金属环A和物块B组成的系统机械能守恒
B. 金属环A降到最低点时，物块B的速度最小
C. A达到最大动能时，地面对B的支持力大小为2mg
D. 弹簧弹性势能最大值为2( 3−1)mgL
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.如图甲是“验证机械能守恒定律”的实验装置。现有的器材有：带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。
(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有______；
A.毫米刻度尺
B.秒表
C.约为8V的交流电源
D.220V的交流电源
(2)关于重物的选择，下列说法正确的是______；
A.选择的重物的体积越小越好
B.应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些
C.应选用体积和质量都较小的重物
D.选择的重物体积应小一些，质量尽量大一些
(3)质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图乙所示，相邻计数点的时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2。从打下第一个点O到打下计数点B的过程中，重物重力势能的减小量ΔEp=______ J，动能的增加量ΔEk=______ J。(均保留2位有效数字)
14.如图所示是某小组同学“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置(已平衡摩擦力)，实验过程中可近似认为钩码受到的总重力等于小车所受的拉力，先测出钩码所受的重力G之后改变绳端的钩码个数，小车每次从同一位置释放，测出挡光片通过光电门的时间Δt。
(1)实验中______(选填“是”或“否”)必须测出小车质量。
(2)为完成实验，还需要测量小车释放点到光电门的距离和______。
(3)实际小车受到的拉力小于钩码的总重力，原因是______。
(4)若导轨保持水平，滑轮偏低导致细线与轨道不平行，则细线平行时加速度a1，与不平行时加速度a2相比，a1______a2。(选填“大于”“小于”或“等于”)
四、简答题：本大题共2小题，共18分。
15.如图所示，小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成37∘、大小为50N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以a=0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，已知sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)8s内拉力对雪橇做的功是多少；
(2)第8s末拉力的瞬时功率大小。
16.如图所示为部分跳台滑雪轨道的简化示意图。运动员在某次滑雪训练时，从滑道上的A点由静止开始下滑，到达轨道B点时的速度大小为15m/s，方向与水平方向之间的夹角为37∘，滑离B点后下落到轨道上的C点，落到C点前瞬间速度方向与竖直方向之间的夹角也为37∘。已知运动员(含装备)的质量为50kg，轨道上A、B两点间的高度差为12m，运动员可看作质点，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)运动员(含装备)从A点运动到B点的过程中克服摩擦力做的功；
(2)运动员从B点运动到C点的时间；
(3)B点和C点之间的高度差。
五、计算题：本大题共2小题，共18分。
17.如图所示，长度为L=0.4m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m=0.5kg，小球半径不计，g取10m/s2，求：
(1)小球刚好通过最高点时的速度大小；
(2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，绳的拉力大小；
(3)若轻绳能承受的最大张力为45N，小球运动过程中速度的最大值。
18.如图所示，一个质量为M、中心有孔的滑块穿在水平横杆上，一根细线一端系在滑块上，另一端系一个质量为m氢气球，氢气球受到的浮力大小为F，同时还受到水平风力，使氢气球水平向右匀速运动。已知运动过程中与滑块的相对位置不变，细线与水平方向成θ角，重力加速度为g。求：
(1)水平风力的大小；
(2)滑块与水平横杆间的动摩擦因数。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、曲线运动是变速运动，一定有加速度，物体合外力不可能为零，故A错误；
BC、曲线运动是变速运动，一定有加速度，但合外力可以不变、也可变化，如平抛运动合力不变是匀变速曲线运动，如匀速圆周运动受到的合外力始终指向圆心，方向时刻改变，是变力，故BC错误；
D、物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，故D正确。
故选：D。
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，在恒力作用下，物体可以做曲线运动，如平抛运动。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，典型运动如匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
2.【答案】C
【解析】解：小船沿垂直河岸方向做匀速直线运动，沿水流方向也做匀速直线运动，可知小船的合运动为匀速直线运动，小船的运动轨迹为③，故C正确，ABD错误。
故选：C。
匀速直线运动和匀速直线运动的合运动为匀速直线运动，据此分析即可。
本题考查小船过河问题，解题关键是知道运动的合成与分解遵循平行四边形定则，知道两个匀速直线运动的合运动为匀速直线运动。
3.【答案】B
【解析】解：A.英国的亚当斯和法国的勒维耶独立地利用万有引力定律计算出了海王星的轨道，人们称海王星为“笔尖下发现的行星”，故A错误；
B.第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最大速度，故B正确；
C.地球上的物体其发射速度达到第三宇宙速度时，其将脱离太阳引力的束缚，故C错误；
D.开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，同样也适用于卫星绕行星的运动，故D错误。
故选B。
海王星被称为“笔尖下发现的行星”；根据第一、第三宇宙速度分析判断，根据开普勒第三定律的适用条件分析判断。
本题考查了第一宇宙速度、第三宇宙速度、开普勒第三定律等相关知识，注意理解第一宇宙速度。
4.【答案】D
【解析】解：A、本实验中采用的科学方法是等效替代法，故A错误；
BC、F是通过作图的方法得到的合力的理论值，而F′是通过一根弹簧沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得前后两种情况的作用效果相同时的力，因此一定沿着AO方向的是F′，因为实验不可避免地存在误差，但仍能得出平行四边形定则的结论，故BC错误；
D、拉橡皮条的细绳要稍长一些，便于记录力的方向，也可以减小实验误差，故D正确。
故选：D。
根据实验原理分析出对应的实验方法；
根据实验原理掌握正确的实验操作。
本题主要考查了力的平行四边形定则的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作即可，难度不大。
5.【答案】C
【解析】解：ABD.转动的速度变快，即转速n变大，根据ω=2πn可知角速度变大，根据T=2πω可知周期T变小，故ABD错误；
C.肩上某点到圆心的半径r不变，根据v=ωr，角速度变大，则演员肩上某点线速度变大，故C正确。
故选：C。
运动员做圆周运动的转速增大，根据转速、周期、角速度与线速度的关系即可求解。
本题主要考查转速、周期、角速度与线速度的关系。
6.【答案】B
【解析】解：AB.小球沿不同轨道由同一位置滑到水平桌面，重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关，下降的竖直高度都相同，所重力做功一样多，故A错误，B正确；
C.重力势能的变化量与零势能面的选取无关，重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增大，所以小球重力势能的减少量为mgh，故C错误。
D.以桌面为参考平面，在出发点P小球的重力势能为mgh，故D错误。
故选：B。
重力做功等于重力乘以重力方向的位移，重力势能的减小量等于重力做功，重力势能的大小与势能零点的选取有关。
本题考查重力做功与重力势能变化关系，以及重力势能的大小，注意重力势能大小与零势能面的选取有关。
7.【答案】C
【解析】解：A.上升过程和下落过程的位移大小相等，方向相反，故A错误；
B.下落过程中，由牛顿第二定律得：
mg−kv=ma2
下落过程中，随着速度增大，加速度减小，所以排球不是做匀加速运动，故B错误；
C.上升过程中，由牛顿第二定律得：
mg+kv=ma1
下降过程中，由牛顿第二定律得：
mg−kv=ma2
由此可知，排球上升过程的平均加速度大于下降过程的平均加速度，而上升过程和下降过程的位移大小相等，由位移-时间关系得：x=12at2，可知上升时间小于下落时间，故C正确；
D.下落过程中，加速度向下，排球处于失重状态，故D错误。
故选：C。
根据位移是矢量分析；分别对排球上升过程和下落过程受力分析，根据牛顿第二定律求解其加速度，确定下落过程的运动性质，选择运动学公式，比较上升时间与下落时间；根据超失重特点进行分析。
本题考查牛顿第二定律的综合应用，解题关键时分析好排球的受力情况和运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式分析即可。
8.【答案】B
【解析】解：B、设甲黄豆做平抛运动的时间为t，那么乙黄豆做斜抛运动的时间也为t，根据斜抛运动的对称性可知：乙黄豆从M点运动至最高点的时间为t2，乙黄豆从M点运动至最高点的水平位移为MN的一半，设PM=MN=L，甲黄豆在P点的速度为v1，乙黄豆到达最高点的速度为v′，在水平方向上有运动学规律，对甲黄豆：L=v1t，对乙黄豆从M点运动至最高点有：L2=v′⋅t2，联立解得：v1=v′，故B正确；
C、对乙黄豆在从M点运动至最高点的过程中，由逆向思维得上升的最大高度为：h=12g(t2)2=L4，所以乙黄豆相对于M点上升的最大高度为PM长度的14，故C错误；
A、对甲黄豆，在竖直方向上：L=12gt2，v1y=gt，甲黄豆到达N点时的速度为：v甲= v12+v1y2= 5Lg2，乙黄豆在M点的竖直方向分速度为：v2y2=2gL4，由运动的合成与分解得乙黄豆在N点的速度为：v2= v′2+v2y2= Lg，故A错误；
D、两黄豆相遇时甲的速度与水平方向的夹角正切值为：tanα=v1yv1=2，乙的速度与水平方向的夹角正切值为：tanβ=v2yv′=1，所以两黄豆相遇时甲的速度与水平方向的夹角不是乙的两倍，故D错误；
故选：B。
甲黄豆做平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，乙黄豆做斜抛运动，以逆向思维和最高点为界可以看成两部分的平抛运动，利用时间相等和水平位移关系合理选用运动学公式去求解。
本题考查的是平抛运动与斜抛运动，并结合几何关系进行深度考查，具有一定的难度，重点在于抓住这两类运动时间相等及斜抛运动的对称性。
9.【答案】AC
【解析】解：AB.雪车仅受重力和轨道对它的弹力，雪车做匀速圆周运动，所以轨道对雪车的弹力和重力的合力提供其转弯的向心力，故A正确，B错误；
C.若仅减小v，根据F=mv2R可知，雪车做圆周运动所需要的向心力变小，轨道对雪车的支持力变小，则雪车离轨道底部更低，故C正确；
D.若仅增大R，根据F=mv2R可知，雪车做圆周运动所需要的向心力变小，轨道对雪车的支持力变小，则雪车离轨道底部更低，故D错误。
故选：AC。
做匀速圆周运动的物体，合外力提供向心力；根据F=mv2R来分析雪车的运动情况。
注意雪车距离轨道底部越低，轨道的切线方向倾角就越小的，轨道对雪车的弹力越小。
10.【答案】AD
【解析】解：A、t=10s时，两图线相交，表示两车相遇，故A正确；
B、对于汽车，根据位移-时间公式有
x=12at2
将t=10s，x=50m，代入上式解得：a=1m/s2，故B错误；
C、t=10s时，汽车刚好追上自行车，故C错误；
D、x−t图线切线的斜率表示物体运动的速度，斜率越大，速度越大，则知t=10s时汽车的速度大于自行车的速度，故D正确。
故选：AD。
t=10s时，两车相遇，之后汽车逐渐远离自行车，由位移-时间公式求汽车的加速度；位移-时间图像中，图线的斜率表示速度，根据斜率大小分析速度大小。
本题考查运动学中的追及问题，知道速度小者匀加速追及做匀速运动的速度大者，图像的交点即为相遇的时刻。
11.【答案】BC
【解析】解：A、两星视为质点，相距为L，两星的运动均可视为绕它们连线上某点O的匀速圆周运动，则伴星运动的轨道半径应该小于L，故A错误；
B、主序星和伴星周期相同，由题意可知周期为：T=tn。则主序星和伴星周期相同，角速度也相同，有ω=2πT=2πnt，故B正确；
C、设主序星的质量为M，做匀速圆周运动的半径为R，伴星的质量为m，做匀速圆周运动的半径为r，则由牛顿第二定律有：GMmL2=M(2πT)2R，GMmL2=m(2πT)2r，又因为：L=R+r。联立以上各式解得：M+m=4π2n2L3Gt2，故C正确；
D、根据线速度与周期的关系：v=2πrT
所以：v1v2=Rr
由牛顿第二定律有：GMmL2=M(2πT)2R，GMmL2=m(2πT)2r
所以有：Rr=mM
所以：v1v2=mM，主序星与伴星绕O点运动的线速度大小之比等于它们的质量之比的倒数，故D错误。
故选：BC。
根据双星系统的特点分析某星的轨道半径与双星之间的距离的关系；
双星系统的周期、角速度相同，由题设条件根据角速度的定义求它们的角速度；
根据双星之间万有引力定律提供各自向心力列式，结合半径与距离的关系求双星的总质量；
双星在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力分别对两星进行列式，来求解线速度之比。
这道题充分体现了利用双星系统的特点来解题的思路，双星特点：1.绕同一中心转动的角速度和周期相同。2.由相互作用力充当向心力，向心力相同。
12.【答案】BD
【解析】解：A、在金属环A下滑的过程中，弹簧逐渐伸长，弹簧对金属环A和物块B组成的系统做负功，系统的机械能减小，弹簧弹性势能增大，故A错误；
B、金属环A降到最低点时，沿杆方向的分速度为零，根据金属环A和物块B沿杆的方向速度相等，可知物块B的速度为零，故B正确；
C、A达到最大动能时，A的加速度为零，则金属环A和物块B组成的系统在竖直方向加速度为零，对系统受力分析可知，此时物块B受到的地面支持力大小等于金属环A和物块B的总重力，即FN=2mg+mg=3mg，故C错误；
D、当金属环A下滑到最低点时，弹簧的弹性势能最大，对金属环A和物块B及弹簧组成的系统，根据机械能守恒定律可得
Epmax=2mg(2Lcs30∘−2Lcs60∘)=4mgL( 32−12)=2( 3−1)mgL，故D正确。
故选：BD。
只有重力或弹力做功时物体的机械能守恒，对照机械能守恒条件分析金属环A和物块B组成的系统是否机械能守恒；根据金属环A和物块B沿杆的方向速度相等，分析金属环A降到最低点时物块B的速度；A达到最大动能时，加速度为零，分析B的受力情况，再确定地面对B的支持力大小；当A到达最低点时，弹簧弹性势能最大，根据系统的机械能守恒求弹簧弹性势能最大值。
本题考查机械能守恒定律，要掌握系统机械能守恒的条件：只有重力和弹力做功，并能够分析运动过程中能量的转化情况。
13.【答案】
【解析】解：(1)A.实验需要刻度尺测量计数点间的距离，故A正确；
B.打点计时器可以记录时间，所以本实验不需要秒表，故B错误；
CD.电磁打点计时器使用8V以下的交流电源，不使用220V的交流电源，故C正确，D错误。
故选：AC。
(2)为减小空气阻力对实验的影响，重锤选用体积较小且质量较大的物体，故ABC错误，D正确。
故选：D。
(3)从点O到打下计数点B的过程中，物体重力势能的减小量为ΔEp=mghOB=1×9.8×4.86×10−2J≈0.48J
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，因此打点计时器打下计数点B时，物体的速度大小为vB=hAC2T=7.02−3.132×0.02×10−2m/s≈0.97m/s
所以动能的增加量为ΔEk=12mvB2=12×1×0.972J≈0.47J
故答案为：(1)AC；(2)D；(3)0.48；0.47。
(1)根据实验原理选择正确的实验器材；
(2)根据实验的注意事项分析作答；
(3)根据重力势能的表达式得出重力势能的变化量；
根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，求解B点的瞬时速度，结合动能的计算公式完成分析。
本题主要考查了机械能守恒定律的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式和机械能守恒定律即可完成分析。
14.【答案】是 挡光片的宽度 钩码有向下的加速度，拉力小于重力 大于
【解析】解：(1)本实验研究加速度与力的关系，只需控制小车质量不变即可，但实验过程中可近似认为钩码受到的总重力等于小车所受的拉力，此时要求小车的质量远远大于钩码的质量，所以需要测出小车的质量；
(2)小车经过光电门的速度为
v=dΔt
由运动学公式
2ax=v2
联立可得小车的加速度为
a=d22x(Δt)2
所以需要测量小车释放点到光电门的距离x和挡光片的宽度d；
(3)钩码在重力和拉力作用下向下做匀加速运动，加速度方向竖直向下，根据牛顿第二定律可知钩码的拉力小于钩码的重力，而钩码的拉力大小等于小车绳子拉力的大小，所以实际小车受到的拉力小于钩码的总重力；
(4)本实验忽略摩擦力的影响时，细线平行时
T=ma1
若滑轮偏低导致细线与轨道不平行，受力如图所示
由牛顿第二定律有
Tcsβ=ma2
所以有
a1>a2
故答案为：(1)是；(2)挡光片的宽度；(3)钩码有向下的加速度，拉力小于重力；(4)大于。
(1)本实验需要确定小车和钩码的质量大小关系，所以必须测出小车的质量；
(2)利用运动学公式2ax=v2−v02和v=ΔxΔt得出小车的加速度，可知必须测出小车释放点到光电门的距离和遮光条的宽度；
(3)小车和钩码从静止释放做加速度运动，钩码的加速度竖直向下，可知钩码拉力和重力的大小关系，由绳子拉力大小与钩码绳子拉力大小相等，可知小车拉力大小与钩码重力大小关系；
(4)本实验已经平衡摩擦力，当绳子与导轨平行，小车的合力等于绳子拉力大小，当绳子与导轨不平行，利用受力分析图，由牛顿第二定律可比较两个加速度的大小。
本实验研究加速度与力的关系，注意本实验已经平衡摩擦力，所以小车的合力等于绳子的拉力。
15.【答案】解：(1)由题意知，8s内雪橇和小孩的位移为
x=12at2=12×0.5×82m=16m
所以拉力F做的功为
W=Fxcs37∘=50×16×0.8J=640J
(2)由题意知，8s末雪橇的速度为
v=at=0.5×8m/s=4m/s
拉力的瞬时功率为
P=Fvcs37∘=50×4×0.8W=160W
答：(1)8s内拉力对雪橇做的功是640J；
(2)第8s末拉力的瞬时功率大小是160W。
【解析】(1)先根据位移和时间关系可以得到雪橇在8s内的位移，然后根据功的公式即可得到力做的功；
(2)先计算出8s时的速度，然后根据功率公式即可得到力F的瞬时功率。
不管是计算力F的功，还是计算力F的瞬时功率，必须注意位移、速度与力F方向上的一致性。
16.【答案】解：(1)运动员从A点运动到B点的过程中，根据动能定理得
mghAB−W克f=12mvB2
解得：W克f=375J
(2)运动员从B点运动到C点的过程中做斜上抛运动，水平方向做匀速直线运动，可得
vBcs37∘=vCsin37∘
解得：vC=20m/s
运动员在竖直方向的分运动为竖直上抛运动，规定向下为正方向，运动员在B点的竖直分速度为
vBy=−vBsin37∘
在C点的竖直分速度为
vCy=vCcs37∘
在竖直方向，根据速度-时间公式有
vCy=vBy+gt
解得：t=2.5s
(3)运动员从B点运动到C点的过程中，根据动能定理得
mghBC=12mvC2−12mvB2
解得：hBC=8.75m
答：(1)运动员(含装备)从A点运动到B点的过程中克服摩擦力做的功为375J；
(2)运动员从B点运动到C点的时间为2.5s；
(3)B点和C点之间的高度差为8.75m。
【解析】(1)运动员(含装备)从A点运动到B点的过程中，根据动能定理求解克服摩擦力做的功。
(2)从B到C过程运动员做斜上抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，应用运动学公式求出从B到C的运动时间。
(3)运动员从B点运动到C点的过程中，应用动能定理求出B、C间的高度差。
本题根据题意分析清楚运动员的运动过程，应用运动的合成与分解处理斜抛运动，根据运动学公式与动能定理可以解题。
17.【答案】解：(1)小球刚好通过最高点，重力恰好提供向心力，有：
mg=mv2r
可得小球在最高点时的速度：v= gr= gL= 10×0.4m/s=2m/s
(2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s，拉力和重力的合力提供向心力，故：
T+mg=mv2r
可得绳的拉力T=mv2r−mg=m(v2L−g)=0.5×(420.4−10)N=15N；
(3)小球在最高点时合力提供向心力有：T+mg=mv2r
小球在最低点时合力提供向心力有：T−mg=mv2r
由此可知，当轻绳承受拉力最大时，小球处在圆周运动的最低点，根据
T−mg=mv2r
可得轻绳拉力最大时，小球速度最大，其最大值为：Tm−mg=mvm2r
即：vm= r(Tm−mg)m= 0.4×(45−0.5×10)0.5m/s=4 2m/s
答：(1)小球刚好通过最高点时的速度大小为2m/s；
(2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，绳的拉力大小为15N；
(3)若轻绳能承受的最大张力为45N，小球运动过程中速度的最大值为4 2m/s。
【解析】(1)小球刚好通过最高点，重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可；
(2)拉力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解；
(3)小球在竖直面内圆周运动时，最高点和最低点小球所受合力提供小球圆周运动的向心力，据受力分析知，轻绳在最低点时拉力最大，结合牛顿运动定律求得小球运动过程中的最大速度即可。
本题关键明确向心力来源，然后根据牛顿第二定律和向心力公式联立求解。当轻绳拉力最大时，要注意判定小球速度最大发生在最高点还是最低点。
18.【答案】解：(1)先对气球进行受力分析，如图所示
它在竖直方向上受重力mg与浮力F，在水平方向上受风力F风，三者的合力与水平方向成θ角，则：tanθ=F−mgF风
解得：F风=F−mgtanθ；
(2)细绳的拉力：T=F−mgsinθ，对滑块分析，滑块受到重力Mg、细线的拉力T、杆的弹力FN、摩擦力f，根据力的平衡，在水平方向上有f=Tcsθ=F风；
①在竖直方向上，若Tsinθ=F−mg联立可得，滑块与水平横杆间的动摩擦因数为：μ=F−mgtanθ(Mg+mg−F)；
②在竖直方向上，若Tsinθ=F−mg>Mg，则直杆对滑块的弹力竖直向下，则有F−mg=Mg+FN，又f=μFN
联立可得，滑块与水平横杆间的动摩擦因数为：μ=F−mgtanθ(F−mg−Mg)。
答：(1)水平风力的大小F风=F−mgtanθ；
(2)滑块与水平横杆间的动摩擦因数，①若Tsinθ=F−mgMg，因数为：μ=F−mgtanθ(F−mg−Mg)。
【解析】(1)对气球受力分析应用平衡条件可求水平风力的大小和绳子的拉力；
(2)对滑块进行受力分析，求出滑块受到的支持力和摩擦力，然后由滑动摩擦力的公式求出动摩擦因数。
考查平衡状态受力分析，其合力为0；注意弹力方向可能有两种情况，竖直向上或竖直向下。
1.关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是( )
A. 所受合外力可以为零
B. 所受合外力一定为恒力
C. 所受合外力一定为变力
D. 所受合外力的方向与物体的速度方向一定不在一条直线上
2.小船过河过程中，船头始终垂直对岸。已知小船的划行速度恒定，河水流速处处相同且恒定不变。在下图中以虚线表示小船过河的轨迹示意图，可能正确的是( )
A. ①
B. ②
C. ③
D. ④
3.关于万有引力与宇宙航行，下列说法正确的是( )
A. 天王星被称为“笔尖下发现的行星”
B. 第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最大速度
C. 地球上的物体无论具有多大的速度都不可能脱离太阳的束缚
D. 开普勒第三定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动
4.在“探究合力与分力的关系”的实验中某同学的实验情况如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳，则有关本实验的说法中正确的是( )
A. 本实验中采用的科学方法是建立物理模型法
B. 因为图中F和F′不重合所以不能得出平行四边形定则结论
C. 实验中F的方向和AO方向一致
D. 拉橡皮条的细绳要稍长一些可以减小操作误差
5.如图所示，在冰上芭蕾舞表演中，演员展开双臂单脚点地做着优美的旋转动作，在将双臂逐渐放下的过程中，演员转动的速度会逐渐变快，则演员肩上某点随之转动的( )
A. 转速变小
B. 周期变大
C. 线速度变大
D. 角速度变小
6.如图所示，静止的小球沿三条不同的轨道由同一位置运动到水平桌面上，P点到桌面的高度为h，桌面距地面高为H，小球质量为m，则以下说法正确的是( )
A. 小球沿竖直轨道运动到桌面上的过程，重力做功最少
B. 小球沿不同的轨道由同一位置运动到水平桌面，重力做功一样多
C. 小球的重力势能的减少量为mg(H+h)
D. 以桌面为参考平面，在出发点P小球的重力势能为mgH
7.一同学将排球自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的位移相同B. 下落过程中做匀加速运动
C. 上升时间小于下落时间D. 下落过程中一直处于超重状态
8.如图所示，两人各自用吸管吹黄豆，甲黄豆从吸管末端P点水平射出的同时乙黄豆从另一吸管末端M点斜向上射出，经过一段时间后两黄豆在N点相遇，曲线1和2分别为甲、乙黄豆的运动轨迹。若M点在P点正下方，M点与N点位于同一水平线上，且PM长度等于MN的长度，不计黄豆的空气阻力，可将黄豆看成质点，则( )
A. 两黄豆相遇时甲的速度大小为乙的两倍
B. 甲黄豆在P点速度与乙黄豆在最高点的速度相等
C. 乙黄豆相对于M点上升的最大高度为PM长度一半
D. 两黄豆相遇时甲的速度与水平方向的夹角为乙的两倍
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图，钢架雪车比赛中，雪车以速率v通过截面为四分之一圆弧的弯道，弯道半径为R，不计雪车受到冰面的摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 轨道对雪车的弹力和重力的合力提供其转弯的向心力
B. 轨道对雪车的弹力提供其转弯的向心力
C. 若仅减小v，则雪车离轨道底部更低
D. 若仅增大R，则雪车离轨道底部更高
10.一辆汽车从静止开始沿平直公路匀加速前进，启动时刚好有一人骑自行车匀速从汽车旁经过，它们的位移x随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. t=10s时，两车相遇
B. 汽车的加速度大小为5m/s2
C. t=20s时，汽车刚好追上自行车
D. t=10s时，汽车的速度大于自行车的速度
11.天狼星双星系统由质量不同的主序星和伴星组成。仅考虑两星间的万有引力，两星的运动均可视为绕它们连线上某点O的匀速圆周运动，周期相同。若两星视为质点，相距为L，主序星在时间t内转过n圈，引力常量为G，则下列说法中正确的是( )
A. 伴星运动的轨道半径为L
B. 伴星运动的角速度大小为2πnt
C. 主序星和伴星的总质量为4π2n2L3Gt2
D. 主序星与伴星绕O点运动的线速度大小之比等于它们的质量之比
12.如图所示，质量为2m的金属环A和质量为m的物块B通过光滑铰链用长为2L的轻质细杆连接，金属环A套在固定于水平地面上的竖直杆上，物块B放在水平地面上，原长为L的轻弹簧水平放置，右端与物块B相连，左端固定在竖直杆上O点，此时轻质细杆与竖直方向夹角θ=30∘。现将金属环A由静止释放，A下降到最低点时θ变为60∘。不计一切阻力，重力加速度为g，则在金属环A下降的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 金属环A和物块B组成的系统机械能守恒
B. 金属环A降到最低点时，物块B的速度最小
C. A达到最大动能时，地面对B的支持力大小为2mg
D. 弹簧弹性势能最大值为2( 3−1)mgL
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.如图甲是“验证机械能守恒定律”的实验装置。现有的器材有：带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。
(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有______；
A.毫米刻度尺
B.秒表
C.约为8V的交流电源
D.220V的交流电源
(2)关于重物的选择，下列说法正确的是______；
A.选择的重物的体积越小越好
B.应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些
C.应选用体积和质量都较小的重物
D.选择的重物体积应小一些，质量尽量大一些
(3)质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图乙所示，相邻计数点的时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2。从打下第一个点O到打下计数点B的过程中，重物重力势能的减小量ΔEp=______ J，动能的增加量ΔEk=______ J。(均保留2位有效数字)
14.如图所示是某小组同学“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置(已平衡摩擦力)，实验过程中可近似认为钩码受到的总重力等于小车所受的拉力，先测出钩码所受的重力G之后改变绳端的钩码个数，小车每次从同一位置释放，测出挡光片通过光电门的时间Δt。
(1)实验中______(选填“是”或“否”)必须测出小车质量。
(2)为完成实验，还需要测量小车释放点到光电门的距离和______。
(3)实际小车受到的拉力小于钩码的总重力，原因是______。
(4)若导轨保持水平，滑轮偏低导致细线与轨道不平行，则细线平行时加速度a1，与不平行时加速度a2相比，a1______a2。(选填“大于”“小于”或“等于”)
四、简答题：本大题共2小题，共18分。
15.如图所示，小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成37∘、大小为50N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以a=0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，已知sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)8s内拉力对雪橇做的功是多少；
(2)第8s末拉力的瞬时功率大小。
16.如图所示为部分跳台滑雪轨道的简化示意图。运动员在某次滑雪训练时，从滑道上的A点由静止开始下滑，到达轨道B点时的速度大小为15m/s，方向与水平方向之间的夹角为37∘，滑离B点后下落到轨道上的C点，落到C点前瞬间速度方向与竖直方向之间的夹角也为37∘。已知运动员(含装备)的质量为50kg，轨道上A、B两点间的高度差为12m，运动员可看作质点，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)运动员(含装备)从A点运动到B点的过程中克服摩擦力做的功；
(2)运动员从B点运动到C点的时间；
(3)B点和C点之间的高度差。
五、计算题：本大题共2小题，共18分。
17.如图所示，长度为L=0.4m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m=0.5kg，小球半径不计，g取10m/s2，求：
(1)小球刚好通过最高点时的速度大小；
(2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，绳的拉力大小；
(3)若轻绳能承受的最大张力为45N，小球运动过程中速度的最大值。
18.如图所示，一个质量为M、中心有孔的滑块穿在水平横杆上，一根细线一端系在滑块上，另一端系一个质量为m氢气球，氢气球受到的浮力大小为F，同时还受到水平风力，使氢气球水平向右匀速运动。已知运动过程中与滑块的相对位置不变，细线与水平方向成θ角，重力加速度为g。求：
(1)水平风力的大小；
(2)滑块与水平横杆间的动摩擦因数。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、曲线运动是变速运动，一定有加速度，物体合外力不可能为零，故A错误；
BC、曲线运动是变速运动，一定有加速度，但合外力可以不变、也可变化，如平抛运动合力不变是匀变速曲线运动，如匀速圆周运动受到的合外力始终指向圆心，方向时刻改变，是变力，故BC错误；
D、物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，故D正确。
故选：D。
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，在恒力作用下，物体可以做曲线运动，如平抛运动。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，典型运动如匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
2.【答案】C
【解析】解：小船沿垂直河岸方向做匀速直线运动，沿水流方向也做匀速直线运动，可知小船的合运动为匀速直线运动，小船的运动轨迹为③，故C正确，ABD错误。
故选：C。
匀速直线运动和匀速直线运动的合运动为匀速直线运动，据此分析即可。
本题考查小船过河问题，解题关键是知道运动的合成与分解遵循平行四边形定则，知道两个匀速直线运动的合运动为匀速直线运动。
3.【答案】B
【解析】解：A.英国的亚当斯和法国的勒维耶独立地利用万有引力定律计算出了海王星的轨道，人们称海王星为“笔尖下发现的行星”，故A错误；
B.第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最大速度，故B正确；
C.地球上的物体其发射速度达到第三宇宙速度时，其将脱离太阳引力的束缚，故C错误；
D.开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，同样也适用于卫星绕行星的运动，故D错误。
故选B。
海王星被称为“笔尖下发现的行星”；根据第一、第三宇宙速度分析判断，根据开普勒第三定律的适用条件分析判断。
本题考查了第一宇宙速度、第三宇宙速度、开普勒第三定律等相关知识，注意理解第一宇宙速度。
4.【答案】D
【解析】解：A、本实验中采用的科学方法是等效替代法，故A错误；
BC、F是通过作图的方法得到的合力的理论值，而F′是通过一根弹簧沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得前后两种情况的作用效果相同时的力，因此一定沿着AO方向的是F′，因为实验不可避免地存在误差，但仍能得出平行四边形定则的结论，故BC错误；
D、拉橡皮条的细绳要稍长一些，便于记录力的方向，也可以减小实验误差，故D正确。
故选：D。
根据实验原理分析出对应的实验方法；
根据实验原理掌握正确的实验操作。
本题主要考查了力的平行四边形定则的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作即可，难度不大。
5.【答案】C
【解析】解：ABD.转动的速度变快，即转速n变大，根据ω=2πn可知角速度变大，根据T=2πω可知周期T变小，故ABD错误；
C.肩上某点到圆心的半径r不变，根据v=ωr，角速度变大，则演员肩上某点线速度变大，故C正确。
故选：C。
运动员做圆周运动的转速增大，根据转速、周期、角速度与线速度的关系即可求解。
本题主要考查转速、周期、角速度与线速度的关系。
6.【答案】B
【解析】解：AB.小球沿不同轨道由同一位置滑到水平桌面，重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关，下降的竖直高度都相同，所重力做功一样多，故A错误，B正确；
C.重力势能的变化量与零势能面的选取无关，重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增大，所以小球重力势能的减少量为mgh，故C错误。
D.以桌面为参考平面，在出发点P小球的重力势能为mgh，故D错误。
故选：B。
重力做功等于重力乘以重力方向的位移，重力势能的减小量等于重力做功，重力势能的大小与势能零点的选取有关。
本题考查重力做功与重力势能变化关系，以及重力势能的大小，注意重力势能大小与零势能面的选取有关。
7.【答案】C
【解析】解：A.上升过程和下落过程的位移大小相等，方向相反，故A错误；
B.下落过程中，由牛顿第二定律得：
mg−kv=ma2
下落过程中，随着速度增大，加速度减小，所以排球不是做匀加速运动，故B错误；
C.上升过程中，由牛顿第二定律得：
mg+kv=ma1
下降过程中，由牛顿第二定律得：
mg−kv=ma2
由此可知，排球上升过程的平均加速度大于下降过程的平均加速度，而上升过程和下降过程的位移大小相等，由位移-时间关系得：x=12at2，可知上升时间小于下落时间，故C正确；
D.下落过程中，加速度向下，排球处于失重状态，故D错误。
故选：C。
根据位移是矢量分析；分别对排球上升过程和下落过程受力分析，根据牛顿第二定律求解其加速度，确定下落过程的运动性质，选择运动学公式，比较上升时间与下落时间；根据超失重特点进行分析。
本题考查牛顿第二定律的综合应用，解题关键时分析好排球的受力情况和运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式分析即可。
8.【答案】B
【解析】解：B、设甲黄豆做平抛运动的时间为t，那么乙黄豆做斜抛运动的时间也为t，根据斜抛运动的对称性可知：乙黄豆从M点运动至最高点的时间为t2，乙黄豆从M点运动至最高点的水平位移为MN的一半，设PM=MN=L，甲黄豆在P点的速度为v1，乙黄豆到达最高点的速度为v′，在水平方向上有运动学规律，对甲黄豆：L=v1t，对乙黄豆从M点运动至最高点有：L2=v′⋅t2，联立解得：v1=v′，故B正确；
C、对乙黄豆在从M点运动至最高点的过程中，由逆向思维得上升的最大高度为：h=12g(t2)2=L4，所以乙黄豆相对于M点上升的最大高度为PM长度的14，故C错误；
A、对甲黄豆，在竖直方向上：L=12gt2，v1y=gt，甲黄豆到达N点时的速度为：v甲= v12+v1y2= 5Lg2，乙黄豆在M点的竖直方向分速度为：v2y2=2gL4，由运动的合成与分解得乙黄豆在N点的速度为：v2= v′2+v2y2= Lg，故A错误；
D、两黄豆相遇时甲的速度与水平方向的夹角正切值为：tanα=v1yv1=2，乙的速度与水平方向的夹角正切值为：tanβ=v2yv′=1，所以两黄豆相遇时甲的速度与水平方向的夹角不是乙的两倍，故D错误；
故选：B。
甲黄豆做平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，乙黄豆做斜抛运动，以逆向思维和最高点为界可以看成两部分的平抛运动，利用时间相等和水平位移关系合理选用运动学公式去求解。
本题考查的是平抛运动与斜抛运动，并结合几何关系进行深度考查，具有一定的难度，重点在于抓住这两类运动时间相等及斜抛运动的对称性。
9.【答案】AC
【解析】解：AB.雪车仅受重力和轨道对它的弹力，雪车做匀速圆周运动，所以轨道对雪车的弹力和重力的合力提供其转弯的向心力，故A正确，B错误；
C.若仅减小v，根据F=mv2R可知，雪车做圆周运动所需要的向心力变小，轨道对雪车的支持力变小，则雪车离轨道底部更低，故C正确；
D.若仅增大R，根据F=mv2R可知，雪车做圆周运动所需要的向心力变小，轨道对雪车的支持力变小，则雪车离轨道底部更低，故D错误。
故选：AC。
做匀速圆周运动的物体，合外力提供向心力；根据F=mv2R来分析雪车的运动情况。
注意雪车距离轨道底部越低，轨道的切线方向倾角就越小的，轨道对雪车的弹力越小。
10.【答案】AD
【解析】解：A、t=10s时，两图线相交，表示两车相遇，故A正确；
B、对于汽车，根据位移-时间公式有
x=12at2
将t=10s，x=50m，代入上式解得：a=1m/s2，故B错误；
C、t=10s时，汽车刚好追上自行车，故C错误；
D、x−t图线切线的斜率表示物体运动的速度，斜率越大，速度越大，则知t=10s时汽车的速度大于自行车的速度，故D正确。
故选：AD。
t=10s时，两车相遇，之后汽车逐渐远离自行车，由位移-时间公式求汽车的加速度；位移-时间图像中，图线的斜率表示速度，根据斜率大小分析速度大小。
本题考查运动学中的追及问题，知道速度小者匀加速追及做匀速运动的速度大者，图像的交点即为相遇的时刻。
11.【答案】BC
【解析】解：A、两星视为质点，相距为L，两星的运动均可视为绕它们连线上某点O的匀速圆周运动，则伴星运动的轨道半径应该小于L，故A错误；
B、主序星和伴星周期相同，由题意可知周期为：T=tn。则主序星和伴星周期相同，角速度也相同，有ω=2πT=2πnt，故B正确；
C、设主序星的质量为M，做匀速圆周运动的半径为R，伴星的质量为m，做匀速圆周运动的半径为r，则由牛顿第二定律有：GMmL2=M(2πT)2R，GMmL2=m(2πT)2r，又因为：L=R+r。联立以上各式解得：M+m=4π2n2L3Gt2，故C正确；
D、根据线速度与周期的关系：v=2πrT
所以：v1v2=Rr
由牛顿第二定律有：GMmL2=M(2πT)2R，GMmL2=m(2πT)2r
所以有：Rr=mM
所以：v1v2=mM，主序星与伴星绕O点运动的线速度大小之比等于它们的质量之比的倒数，故D错误。
故选：BC。
根据双星系统的特点分析某星的轨道半径与双星之间的距离的关系；
双星系统的周期、角速度相同，由题设条件根据角速度的定义求它们的角速度；
根据双星之间万有引力定律提供各自向心力列式，结合半径与距离的关系求双星的总质量；
双星在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力分别对两星进行列式，来求解线速度之比。
这道题充分体现了利用双星系统的特点来解题的思路，双星特点：1.绕同一中心转动的角速度和周期相同。2.由相互作用力充当向心力，向心力相同。
12.【答案】BD
【解析】解：A、在金属环A下滑的过程中，弹簧逐渐伸长，弹簧对金属环A和物块B组成的系统做负功，系统的机械能减小，弹簧弹性势能增大，故A错误；
B、金属环A降到最低点时，沿杆方向的分速度为零，根据金属环A和物块B沿杆的方向速度相等，可知物块B的速度为零，故B正确；
C、A达到最大动能时，A的加速度为零，则金属环A和物块B组成的系统在竖直方向加速度为零，对系统受力分析可知，此时物块B受到的地面支持力大小等于金属环A和物块B的总重力，即FN=2mg+mg=3mg，故C错误；
D、当金属环A下滑到最低点时，弹簧的弹性势能最大，对金属环A和物块B及弹簧组成的系统，根据机械能守恒定律可得
Epmax=2mg(2Lcs30∘−2Lcs60∘)=4mgL( 32−12)=2( 3−1)mgL，故D正确。
故选：BD。
只有重力或弹力做功时物体的机械能守恒，对照机械能守恒条件分析金属环A和物块B组成的系统是否机械能守恒；根据金属环A和物块B沿杆的方向速度相等，分析金属环A降到最低点时物块B的速度；A达到最大动能时，加速度为零，分析B的受力情况，再确定地面对B的支持力大小；当A到达最低点时，弹簧弹性势能最大，根据系统的机械能守恒求弹簧弹性势能最大值。
本题考查机械能守恒定律，要掌握系统机械能守恒的条件：只有重力和弹力做功，并能够分析运动过程中能量的转化情况。
13.【答案】
【解析】解：(1)A.实验需要刻度尺测量计数点间的距离，故A正确；
B.打点计时器可以记录时间，所以本实验不需要秒表，故B错误；
CD.电磁打点计时器使用8V以下的交流电源，不使用220V的交流电源，故C正确，D错误。
故选：AC。
(2)为减小空气阻力对实验的影响，重锤选用体积较小且质量较大的物体，故ABC错误，D正确。
故选：D。
(3)从点O到打下计数点B的过程中，物体重力势能的减小量为ΔEp=mghOB=1×9.8×4.86×10−2J≈0.48J
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，因此打点计时器打下计数点B时，物体的速度大小为vB=hAC2T=7.02−3.132×0.02×10−2m/s≈0.97m/s
所以动能的增加量为ΔEk=12mvB2=12×1×0.972J≈0.47J
故答案为：(1)AC；(2)D；(3)0.48；0.47。
(1)根据实验原理选择正确的实验器材；
(2)根据实验的注意事项分析作答；
(3)根据重力势能的表达式得出重力势能的变化量；
根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，求解B点的瞬时速度，结合动能的计算公式完成分析。
本题主要考查了机械能守恒定律的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式和机械能守恒定律即可完成分析。
14.【答案】是 挡光片的宽度 钩码有向下的加速度，拉力小于重力 大于
【解析】解：(1)本实验研究加速度与力的关系，只需控制小车质量不变即可，但实验过程中可近似认为钩码受到的总重力等于小车所受的拉力，此时要求小车的质量远远大于钩码的质量，所以需要测出小车的质量；
(2)小车经过光电门的速度为
v=dΔt
由运动学公式
2ax=v2
联立可得小车的加速度为
a=d22x(Δt)2
所以需要测量小车释放点到光电门的距离x和挡光片的宽度d；
(3)钩码在重力和拉力作用下向下做匀加速运动，加速度方向竖直向下，根据牛顿第二定律可知钩码的拉力小于钩码的重力，而钩码的拉力大小等于小车绳子拉力的大小，所以实际小车受到的拉力小于钩码的总重力；
(4)本实验忽略摩擦力的影响时，细线平行时
T=ma1
若滑轮偏低导致细线与轨道不平行，受力如图所示
由牛顿第二定律有
Tcsβ=ma2
所以有
a1>a2
故答案为：(1)是；(2)挡光片的宽度；(3)钩码有向下的加速度，拉力小于重力；(4)大于。
(1)本实验需要确定小车和钩码的质量大小关系，所以必须测出小车的质量；
(2)利用运动学公式2ax=v2−v02和v=ΔxΔt得出小车的加速度，可知必须测出小车释放点到光电门的距离和遮光条的宽度；
(3)小车和钩码从静止释放做加速度运动，钩码的加速度竖直向下，可知钩码拉力和重力的大小关系，由绳子拉力大小与钩码绳子拉力大小相等，可知小车拉力大小与钩码重力大小关系；
(4)本实验已经平衡摩擦力，当绳子与导轨平行，小车的合力等于绳子拉力大小，当绳子与导轨不平行，利用受力分析图，由牛顿第二定律可比较两个加速度的大小。
本实验研究加速度与力的关系，注意本实验已经平衡摩擦力，所以小车的合力等于绳子的拉力。
15.【答案】解：(1)由题意知，8s内雪橇和小孩的位移为
x=12at2=12×0.5×82m=16m
所以拉力F做的功为
W=Fxcs37∘=50×16×0.8J=640J
(2)由题意知，8s末雪橇的速度为
v=at=0.5×8m/s=4m/s
拉力的瞬时功率为
P=Fvcs37∘=50×4×0.8W=160W
答：(1)8s内拉力对雪橇做的功是640J；
(2)第8s末拉力的瞬时功率大小是160W。
【解析】(1)先根据位移和时间关系可以得到雪橇在8s内的位移，然后根据功的公式即可得到力做的功；
(2)先计算出8s时的速度，然后根据功率公式即可得到力F的瞬时功率。
不管是计算力F的功，还是计算力F的瞬时功率，必须注意位移、速度与力F方向上的一致性。
16.【答案】解：(1)运动员从A点运动到B点的过程中，根据动能定理得
mghAB−W克f=12mvB2
解得：W克f=375J
(2)运动员从B点运动到C点的过程中做斜上抛运动，水平方向做匀速直线运动，可得
vBcs37∘=vCsin37∘
解得：vC=20m/s
运动员在竖直方向的分运动为竖直上抛运动，规定向下为正方向，运动员在B点的竖直分速度为
vBy=−vBsin37∘
在C点的竖直分速度为
vCy=vCcs37∘
在竖直方向，根据速度-时间公式有
vCy=vBy+gt
解得：t=2.5s
(3)运动员从B点运动到C点的过程中，根据动能定理得
mghBC=12mvC2−12mvB2
解得：hBC=8.75m
答：(1)运动员(含装备)从A点运动到B点的过程中克服摩擦力做的功为375J；
(2)运动员从B点运动到C点的时间为2.5s；
(3)B点和C点之间的高度差为8.75m。
【解析】(1)运动员(含装备)从A点运动到B点的过程中，根据动能定理求解克服摩擦力做的功。
(2)从B到C过程运动员做斜上抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，应用运动学公式求出从B到C的运动时间。
(3)运动员从B点运动到C点的过程中，应用动能定理求出B、C间的高度差。
本题根据题意分析清楚运动员的运动过程，应用运动的合成与分解处理斜抛运动，根据运动学公式与动能定理可以解题。
17.【答案】解：(1)小球刚好通过最高点，重力恰好提供向心力，有：
mg=mv2r
可得小球在最高点时的速度：v= gr= gL= 10×0.4m/s=2m/s
(2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s，拉力和重力的合力提供向心力，故：
T+mg=mv2r
可得绳的拉力T=mv2r−mg=m(v2L−g)=0.5×(420.4−10)N=15N；
(3)小球在最高点时合力提供向心力有：T+mg=mv2r
小球在最低点时合力提供向心力有：T−mg=mv2r
由此可知，当轻绳承受拉力最大时，小球处在圆周运动的最低点，根据
T−mg=mv2r
可得轻绳拉力最大时，小球速度最大，其最大值为：Tm−mg=mvm2r
即：vm= r(Tm−mg)m= 0.4×(45−0.5×10)0.5m/s=4 2m/s
答：(1)小球刚好通过最高点时的速度大小为2m/s；
(2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，绳的拉力大小为15N；
(3)若轻绳能承受的最大张力为45N，小球运动过程中速度的最大值为4 2m/s。
【解析】(1)小球刚好通过最高点，重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可；
(2)拉力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解；
(3)小球在竖直面内圆周运动时，最高点和最低点小球所受合力提供小球圆周运动的向心力，据受力分析知，轻绳在最低点时拉力最大，结合牛顿运动定律求得小球运动过程中的最大速度即可。
本题关键明确向心力来源，然后根据牛顿第二定律和向心力公式联立求解。当轻绳拉力最大时，要注意判定小球速度最大发生在最高点还是最低点。
18.【答案】解：(1)先对气球进行受力分析，如图所示
它在竖直方向上受重力mg与浮力F，在水平方向上受风力F风，三者的合力与水平方向成θ角，则：tanθ=F−mgF风
解得：F风=F−mgtanθ；
(2)细绳的拉力：T=F−mgsinθ，对滑块分析，滑块受到重力Mg、细线的拉力T、杆的弹力FN、摩擦力f，根据力的平衡，在水平方向上有f=Tcsθ=F风；
①在竖直方向上，若Tsinθ=F−mg
②在竖直方向上，若Tsinθ=F−mg>Mg，则直杆对滑块的弹力竖直向下，则有F−mg=Mg+FN，又f=μFN
联立可得，滑块与水平横杆间的动摩擦因数为：μ=F−mgtanθ(F−mg−Mg)。
答：(1)水平风力的大小F风=F−mgtanθ；
(2)滑块与水平横杆间的动摩擦因数，①若Tsinθ=F−mg
【解析】(1)对气球受力分析应用平衡条件可求水平风力的大小和绳子的拉力；
(2)对滑块进行受力分析，求出滑块受到的支持力和摩擦力，然后由滑动摩擦力的公式求出动摩擦因数。
考查平衡状态受力分析，其合力为0；注意弹力方向可能有两种情况，竖直向上或竖直向下。
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