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A. 圓環(huán)的機械能守恒
B. 彈簧彈性勢能變化了
C. 圓環(huán)下滑到最大距離時，所受合力不為零
D. 圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和先增大后減小 三、實驗題（本大題共2小題，共16分）在做“研究平拋運動”的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫小球做平拋運動的軌跡。為了能較準確地描繪運動軌跡：
A.通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持______；
B.每次釋放小球的位置必須______選填“相同”或“不同”；
C.每次必須由______選填“運動”或“靜止”釋放小球；
D.小球運動時不應與木板上的白紙相接觸；
E.將小球的位置記錄在白紙上后，取下白紙，將點連成光滑曲線。
某同學在做“研究平拋運動”的實驗中，忘記記下小球拋出點的位置，取點為坐標原點，建立如上圖所示坐標系，點為小球運動一段時間后的位置。取，根據(jù)圖像，可知小球的初速度為______，小球拋出點的位置的坐標為______。某同學用圖甲所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律。
實驗的主要步驟：
用刻度尺測量擋光片的寬度為；
用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量為，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量為；
用刻度尺測量點到光電門所在位置點之間的水平距離為；
滑塊從點靜止釋放已知砝碼落地前擋光片已通過光電門；
讀出擋光片通過光電門所用的時間。改變光電門的位置，滑塊每次都從點靜止釋放，測量相應的值并讀出值。
根據(jù)上述實驗步驟中測得的數(shù)據(jù)，得出：以下空格均用題中所給的字母表示
滑塊通過光電門時瞬時速度為______；
當滑塊通過光電門時，系統(tǒng)包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼增加的總動能為______；
在滑塊從點到點之的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量______已知重力加速度為；
根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，以為橫坐標，為縱坐標，在坐標紙中作出圖線，若該圖線的斜率______，則系統(tǒng)機械能守恒。 四、計算題（本大題共3小題，共32分）人類登月成功后，一宇航員在月球表面附近自高處以初速度水平拋出一個小球，測出小球的水平射程為。已知月球半徑為，萬有引力常量為。根據(jù)以上幾個物理量，求：
月球表面的重力加速度；
月球的第一宇宙速度；
月球的平均密度。額定功率的汽車，在平直公路上行駛的最大速度為。汽車的質(zhì)量，如果汽車從靜止開始做勻加速直線運動，加速度大小為。運動過程中阻力不變，求：
汽車所受的恒定阻力；
末汽車的瞬時功率；
若加速距離為，經(jīng)過多長時間汽車速度達到最大值。如圖所示，可視為質(zhì)點的總質(zhì)量為的滑板運動員包括裝備，從高為的斜面的頂端點由靜止開始沿斜面下滑，在點進入光滑的四分之一圓弧，圓弧的半徑為，運動員經(jīng)點沿豎直軌道沖出向上運動，經(jīng)時間后又落回軌道．若運動員經(jīng)點后在空中運動時只受重力，軌道段粗糙、段光滑求：
運動員離開點時的速度和上升的最大高度；
運動員包括裝備運動到圓軌道最低點時對軌道的壓力；
從點到點，運動員包括裝備損失的機械能．
答案和解析 1.【答案】 【解析】解：、物體做曲線運動時，速度方向沿軌跡的切線方向，速度方向時刻在改變，故A正確；
B、經(jīng)典力學的適用范圍：宏觀物體、低速運動、引力不太大，故B正確；
C、卡文迪許通過扭秤實驗推算出來引力常量的值，故C正確；
D、能量耗散說明能量被利用的品質(zhì)降低了，但能量仍守恒，故D錯誤。
本題選錯誤的，
故選：。
物體做曲線運動時，速度方向沿軌跡的切線方向；經(jīng)典力學適用于宏觀、低速運動的物體；卡文迪許測出了引力常量的值；能量耗散說明能量被利用的品質(zhì)降低。
本題考查物理學史和物理常識，關鍵要知道能量耗散并不是說明自然界的能量正在不斷減少，能量守恒是普遍存在的規(guī)律。
2.【答案】 【解析】解：、衣服中的水及糖汁在轉(zhuǎn)動時所受附著力及摩擦力的合力提供向心力，當合力小于所需要的向心力時，做離心運動，水及糖汁甩出，并不是受離心力，故C正確，AB錯誤。
D、水及糖汁從桶壁水孔出來后受重力作用，不可能做勻速直線運動，故D錯誤。
故選：。
物體做離心運動是因為向心力消失或不足時，沿切線方向，以后會怎樣運動要根據(jù)受力情況分析。
此題要理解勻速圓周運動的向心力的來源、向心力的大小因素、做離心運動的條件。注意在受力分析的時候沒有離心力這一說，屬于基礎題。
3.【答案】 【解析】解：、由圖甲和圖乙可知，物塊沿軸負方向做勻速直線運動，沿軸正方向做勻減速直線運動，運動軌跡是一條曲線，故A錯誤；
、時，物塊沿軸正方向的位移大小為：，根據(jù)圖乙斜率的物理意義，可得其加速度為：，根據(jù)位移時間公式，可得沿沿軸正方向的位移大小為，質(zhì)點在平面的位置坐標為，質(zhì)點沿方向做勻速直線運動，沿方向做勻減速直線運動，所以質(zhì)點的加速度大小等于方向的加速度大小，為，故B正確，D錯誤。
C、時，根據(jù)圖甲的斜率的物理意義，可得，根據(jù)圖乙可得的速度為：，根據(jù)勾股定理，可得物塊的速度大小為：，故C錯誤。
故選：。
位移時間圖象的斜率等于速度，速度時間圖線的斜率表示加速度，根據(jù)加速度恒定，且與初速度方向不在同一直線上，做勻變速曲線運動；求出物體在方向和方向的時刻的分速度，再進行合成，求出物體的速度；根據(jù)運動學公式求得物體在方向和方向的時刻的分位移，然后再求和位移。
本題考查的是、兩個方向的分運動，運用運動的合成法求解合運動的情況，解題的關鍵是明確圖象斜率的物理意義。
4.【答案】 【解析】解：主動輪、行星輪與大輪分別用、、表示，由圖可知，與為齒輪傳動，所以線速度大小相等，與也是車輪傳動，線速度也相等，所以與、的線速度是相等的；根據(jù)幾何關系有：
根據(jù)線速度與角速度的關系：
聯(lián)立可得：故A正確，BCD錯誤。
故選：。
齒輪傳動的兩個輪子邊緣上各點的線速度大小相等，然后結合齒數(shù)關系分析角速度的關系。
本題運用比例法解決物理問題的能力，關鍵抓住相等的量：對于齒輪傳動的兩個輪子邊緣上各點的線速度大小相等；同一輪上各點的角速度相同。
5.【答案】 【解析】解：、加速下行過程中，人所受到的支持力與位移成鈍角，支持力做負功，故A錯誤；
B、根據(jù)動能定理可知，加速下行過程中，動能增加，人所受合力做正功，故B錯誤；
C、勻速下行過程中，重力與位移成銳角，重力做正功，重力做正功，故C錯誤；
D、根據(jù)動能定理可知，勻速下行時，人所受合力不做功，故D正確；
故選：。
加速下行過程中或者勻速下行過程中，根據(jù)動能定理分析扶梯對人做功情況。
解決關鍵是判斷力做正功還是負功，根據(jù)力與位移的夾角的大小來判斷，難度不大。
6.【答案】 【解析】解：根據(jù)得，周期，因為海王星的軌道半徑時地球軌道半徑的倍，則海王星的周期大約是地球公轉(zhuǎn)周期的倍。地球公轉(zhuǎn)周期為年，則海王星的公轉(zhuǎn)周期為年。故C正確，ABD錯誤。
故選：。
根據(jù)萬有引力提供向心力得出周期與軌道半徑的關系，結合海王星與地球的軌道半徑之比得出周期之比，從而求出海王星的公轉(zhuǎn)周期。
解決本題的關鍵掌握萬有引力提供向心力這一理論，知道周期與軌道半徑的關系，本題也可以直接利用開普勒第三定律分析求解
7.【答案】 【解析】解：、整個過程中，物體的高度下降了；物體的質(zhì)量，則重力對物體做正功為：，故AB錯誤；
、根據(jù)功能關系可知，重力做功多少等于重力勢能的減小量，故小球的重力勢能一定減少，故C正確，D錯誤。
故選：。
由重力做功的公式可求得重力所做的功；再由重力做功與重力勢能的關系可分析重力勢能的變化。
本題考查重力做功與重力勢能變化的關系，同時在解題時一定要明確重力做功與路徑無關，只與初末狀態(tài)的高度差有關。
8.【答案】 【解析】解：、恒力與位移方向的夾角為，則恒力做的功為，故A正確；
B、摩擦力方向與位移方向相反，摩擦力做的功為，故B錯誤；
C、重力方向與速度方向相互垂直，故重力不做功，重力的功率為零，故C錯誤；
D、恒力的功率為，故D錯誤。
故選：。
根據(jù)恒力做功公式求解各個力做的功；根據(jù)求重力和恒力的功率。
解答本題時，要掌握恒力做功的公式以及功率公式，要知道是力與位移的夾角，或力與速度的夾角。
9.【答案】 【解析】解：由平拋運動的豎直方向是自由落體運動，由，解得
由于兩小球被拋出時在同一豎直線上，兩小球落在水平地面上的同一點，所以兩小球的水平位移相等，則
由動能定理知人將小球拋出的過程中對小球做的功為
則甲、乙兩人將小球拋出的過程中對小球做的功之比為：。故D正確。
故選：。
小球做平拋運動，根據(jù)運動學公式求得拋出時的初速度，根據(jù)動能定理求得甲乙對小球做功。
本題主要考查了平拋運動和動能定理，抓住平拋運動的特點即可。
10.【答案】 【解析】解：因為同步衛(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，所以角速度相等，根據(jù)得，故AB錯誤；
根據(jù)萬有引力提供向心力，解得，
則故D正確；C錯誤．
故選：．
同步衛(wèi)星的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同，根據(jù)得出同步衛(wèi)星和隨地球自轉(zhuǎn)物體的向心加速度之比，根據(jù)萬有引力提供向心力得出第一宇宙速度與同步衛(wèi)星的速度之比．
解決本題的關鍵知道同步衛(wèi)星和隨地球自轉(zhuǎn)的物體角速度相等，同步衛(wèi)星以及貼近地球表面運行的衛(wèi)星靠萬有引力提供向心力．
11.【答案】 【解析】解：、、隨圓盤轉(zhuǎn)動，它們的角速度相同為，根據(jù)向心力的公式：，因為、的質(zhì)量和角速度都相等，故向心力與半徑成正比，而，故需要的向心力小于需要的向心力，故A正確；
B、、所需要的向心力由靜摩擦力提供，由上面的分析知需要的向心力小于需要的向心力，故所受的靜摩擦力小于所受到的靜摩擦力，故B錯誤；
、、所受的最大靜摩擦力相等，而所受的靜摩擦力大于所受到的靜摩擦力，由，且，知當圓盤的角速度增大時的靜摩擦力先達到最大值，所以一定比先開始滑動，故C正確，D錯誤。
故選：。
相對圓盤滑動前，、所需要的向心力由靜摩擦力提供，而所需要的向心力大小由物體的質(zhì)量、半徑和角速度決定。當圓盤轉(zhuǎn)速增大時，提供的靜摩擦力隨之而增大。當需要的向心力大于最大靜摩擦力時，木塊開始滑動，根據(jù)半徑關系即可解答。
本題的關鍵是正確分析滑塊的受力，明確滑塊做圓周運動時，靜摩擦力提供向心力，把握住臨界條件：靜摩擦力達到最大，由牛頓第二定律分析解答。
12.【答案】 【解析】解：、不計空氣阻力，在空中飛行過程中，谷愛凌只受豎直向下的重力，而且因為初速度不在豎直方向上，即力速不共線，初速度與重力所成的夾角為鈍角，故運動員在空中做勻變速曲線運動，故A錯誤；
、將谷愛凌的速度沿著斜面和垂直于斜面進行分解，則沿斜面方向的速度為；垂直于斜面方向上的速度為，同理可得：；。根據(jù)對稱性可知，運動員從起跳到點的運動時間為：，在此時間內(nèi)，沿斜面方向的位移為，故BC正確；
D、運動員離斜坡最遠時，垂直于斜面的速度為零，則，故D錯誤。
故選：。
根據(jù)初速度的方向和受力特點分析出運動員的運動類型；
將速度和加速度分別分解到沿斜面和垂直于斜面上，根據(jù)兩個方向的運動特點先計算出運動時間，再計算出沿斜面方向上的位移；
當運動員離斜坡最遠時，垂直于斜面的速度為零，結合速度位移公式計算出最大距離。
本題主要考查了斜拋運動的相關應用，解題關鍵點是將速度和加速度分解到合適的方向上，利用運動學公式即可完成分析。
13.【答案】 【解析】解：、圓環(huán)沿桿滑下過程中，彈簧的拉力對圓環(huán)做功，圓環(huán)的機械能不守恒，故A錯誤。
B、圖中彈簧水平時恰好處于原長狀態(tài)，圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?/span>，可得圓環(huán)下降的高度為，根據(jù)系統(tǒng)的機械能守恒得：彈簧的彈性勢能增大量為：，故B正確。
C、當圓環(huán)所受合力為零時，速度最大，此后圓環(huán)繼續(xù)向下運動，則彈簧的彈力增大，圓環(huán)下滑到最大距離時，所受合力不為零，故C正確；
D、根據(jù)圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，即圓環(huán)的重力勢能與圓環(huán)的動能還有彈簧彈性勢能三種能量總和守恒。在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中，圓環(huán)的速度是先增大后減少，圓環(huán)的動能也是先增大后減少，那么圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和就應先減少后增大，故D錯誤。
故選：。
分析圓環(huán)沿桿下滑的過程的受力和做功情況，只有重力彈簧的拉力做功，所以圓環(huán)機械能不守恒，系統(tǒng)的機械能守恒；根據(jù)系統(tǒng)的機械能守恒和圓環(huán)的受力情況進行分析。
對物理過程進行受力、運動、做功分析，是解決問題的根本方法。要注意圓環(huán)的機械能不守恒，圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機械能才守恒。
14.【答案】水平 相同 靜止 【解析】解：、通過調(diào)節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運動；
、因為要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度；
設記錄、的時間間隔為，在豎直方向上，根據(jù)得：
則小球的初速度為：
小球經(jīng)過點時豎直方向的速度大小為：
所以小球從到運動的時間為：
點到的水平位移為：
點到的豎直位移為：
小球拋出點的位置的坐標為。
故答案為：水平，相同，靜止，光滑曲線；；。
保證小球做平拋運動必須通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平，因為要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度；
根據(jù)平拋運動豎直方向上相鄰相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結合水平位移求出小球的初速度；根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律結合運動學公式求解點的坐標。
本題考查了實驗注意事項，要知道實驗原理與實驗注意事項，在平拋運動的規(guī)律探究活動中不一定局限于課本實驗的原理，要注重學生對探究原理的理解。
15.【答案】 【解析】解：很短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度，則滑塊通過光電門時瞬時速度為。
當滑塊經(jīng)過光電門時，系統(tǒng)增加的總動能為。
在滑塊從點到點之的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量；
由機械能守恒定律可知，系統(tǒng)增加的總動能等于系統(tǒng)勢能的減少量，即，整理得：，
描繪出圖線，若圖線是過原點得傾斜直線，斜率，則系統(tǒng)機械能守恒。
故答案為：；；；。
根據(jù)很短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出滑塊經(jīng)過光電門時的速度；根據(jù)動能的計算公式求出動能的增加量；根據(jù)重力勢能的計算公式求出重力勢能的減少量；應用機械能守恒定律求出圖像的函數(shù)表達式，然后分析答題。
本題考查驗證機械能守恒實驗，解題關鍵掌握實驗原理，求出滑塊的速度，應用動能與重力勢能的計算公式、機械能守恒定律即可解題。
16.【答案】解：對平拋運動，則
；
解得
由重力提供向心力有：
解得：
根據(jù)萬有引力近似等于重力有：
月球的平均密度
解得：
答：月球表面的重力加速度為；
月球的第一宇宙速度為；
月球的平均密度為。 【解析】根據(jù)平拋運動規(guī)律，求出月球表面的重力加速度；
根據(jù)重力提供向心力，求出月球的第一宇宙速度；
根據(jù)月球表面物體的重力等于萬有引力，結合密度公式求出月球的平均密度。
處理天體運動問題時，要注意解題的思路：一是萬有引力提供向心力；二是萬有引力等于物體的重力。
17.【答案】解：當時，速度最大，所以，根據(jù)得：
根據(jù)牛頓第二定律，得：，解得
勻加速達到的最大速度為
勻加速所需時間為
末的瞬時速度
拉力的功率
勻加速通過的位移為
達到額定功率后，開始做加速度減小的變加速運動，根據(jù)動能定理可得：，解得
故經(jīng)歷的總時間
答：汽車所受的恒定阻力為 ；
末汽車的瞬時功率為 ；
若加速距離為，經(jīng)過汽車速度達到最大值。 【解析】當牽引力等于阻力時，速度最大，根據(jù)求出汽車所受的恒定阻力大小．
根據(jù)牛頓第二定律求出牽引力，根據(jù)求得勻加速達到的最大速度，根據(jù)求得勻加速運動時間，結合速度時間公式求出末的速度，通過求出汽車的瞬時功率．
根據(jù)位移時間公式求出勻加速運動的位移，達到額定功率后，汽車做變加速運動，根據(jù)動能定理求得運動時間，即可求得運動總時間。．
解決本題的關鍵掌握恒定功率啟動和恒定加速度啟動過程的運動規(guī)律，結合牛頓第二定律和運動學公式綜合求解，知道加速度為零時，速度最大．
18.【答案】解：設運動員離開點時的速度為，上升的最大高度為，得：
，
設運動員到達點時的速度為，則到，由機械能守恒得：
在軌道最低點，有：
聯(lián)立解得：
由牛頓第三定律得運動員在軌道最低點時對軌道的壓力大小，方向豎直向下．
到過程，運動員包括裝備損失的機械能為：
．
答：運動員離開點時的速度和上升的最大高度分別為和．
運動員包括裝備運動到圓軌道最低點時對軌道的壓力大小為，方向豎直向下．
從點到點，運動員包括裝備損失的機械能為． 【解析】運動員在點沿豎直方向沖出軌道，做豎直上拋運動，經(jīng)過時間又從點落回軌道，由豎直上拋運動的規(guī)律即可求出速度；
根據(jù)機械能守恒求出運動員經(jīng)過最低點時的速度，再由牛頓運動定律求解對軌道的壓力；
從滑到的過程中，部分的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能減小，由功能關系即可求出機械能的損失．
考查學生應用運動學規(guī)律、牛頓運動定律和功能原理綜合處理物理問題的能力．知道豎直上拋運動的對稱性是解題的關鍵，根據(jù)該關系可求出時間．
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