2022-2023浙江省名校联盟高一（下）月考物理试卷（6月）（含解析）

2022-2023学年浙江省名校联盟高一（下）月考物理试卷（6月）
一、选择题（本大题共 16小题，每小题 3分，共 48分）
1. 下列表达式中涉及到比例系数“ ”、“ ”、“ ”或“ ”，其中比例系数没有单位的表达式是( )
A. B. C. D.
2. 关于元电荷和点电荷，下列说法正确的是( )
A. 元电荷就是点电荷，二者没有区别
B. 元电荷的电量为 ，点电荷一定是体积很小的带电体
C. 元电荷可以是电子，也可以是质子
D. 元电荷目前被认为是自然界中电荷的最小单元，体积很大的带电体有时也能看成点电荷
3. 如图所示，为一皮带传动装置，右轮半径为 ， 为它边缘上一点；左侧是一轮轴，大轮
半径为 ，小轮半径为 ， 点在小轮上，到小轮中心的距离为 点和 点分别位于小轮和
大轮的边缘上．若传动过程中皮带不打滑，则：( )
点和 点的线速度大小相等
点和 点的角速度大小相等
点和 点的线速度大小相等
点和 点的向心加速度大小相等
A. B. C. D.
4. 某建筑工地运输装置原理图如图所示，套在竖直细杆上的环 由跨过定滑轮的不可伸长的
轻绳与重物 相连。由于 的质量较大，故在释放 后， 将沿杆上升，当 环上升至与定滑轮
的连线水平，其上升速度 ，若这时 的速度为 ，则( )
A. B. C. D.
5. 下列生活情境中，利用静电屏蔽原理的是( )
A. B.
C. D.
6. 年 月 日，“天问一号”着陆器安全“到站”，红色火星第一次留下了中国印迹。设探
测器绕地球在轨道 上做匀速圆周运动的半径为 图 ，绕火星在轨道 上做匀速圆周运动的
半径为 图 。地球与火星的质量分别为 、 。则探测器分别在轨道 和轨道 上运动的
周期之比为( )
A. B. C.
D.
7. 如图所示，某同学拿着一个质量为 的小球在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动，
小球运动的轨迹如图中虚线所示，则
A. 小球的机械能守恒
B. 小球从 点运动到 点的过程重力的功率逐渐增大
C. 小球从 点运动到 点，重力做正功，重力势能增大
D. 小球从 点运动到 点，动能没变，人对小球做的功为零
8. 研究平抛运动的实验装置示意如图。小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从
斜槽末端水平飞出。改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小
球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图 、 、 的位置，
且 与 的间距等于 与 的间距。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次是 ，
， ，机械能的变化量依次为 ， ， ，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是( )
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
9. 一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。
假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是( )
A. 蹦极绳张紧后的下落过程中，运动员的动能一直减小
B. 蹦极下落到最低点过程中，重力做的功大于弹力做的功
C. 蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力对运动员做负功，弹性势能增加
D. 蹦极下落到最低点过程中，运动员的机械能守恒
10. 如图所示，两小球 、 从同一高度分别以 和 的初速度水平抛出，都落在了倾角
的斜面上的 点，其中小球 垂直打到斜面上， 、 两个小球打到斜面上时的速度
大小分别为 和 ，忽略空气阻力， ， 则( )
A. B. C. D.
11. 如下图， ， 为一对等量异种点电荷连线上的两点 其中 为中点 ， 为连线中垂线上
的一点。下列说法正确的是( )
A. ， 两点场强方向互相垂直
B. 点场强大于 点场强
C. 将负点电荷从 移到 ，电荷的电势能减小
D. 将负点电荷从 移到 ，电场力做正功
12. 如图所示，倾斜皮带运输机将物体匀速送往高处，下列结论错误的是( )
A. 物体受到与运动方向相同的摩擦力作用
B. 皮带的速度越大，物体受到的摩擦力越大
C. 物体所受的摩擦力与皮带的速度无关
D. 若匀速向下传送货物，物体所受的摩擦力沿皮带向上
13. 在 年 月 日北京冬奥会上，我国选手范可新、曲春雨、 张雨婷、武大靖、任子威
一起夺得短道速滑混合团体接力奥运冠 军 为中国体育代表团拿到本届冬奥会首枚金牌，这
也是短道速滑项目历史上第一枚男女混合接 力奥运金牌。短道速滑比赛中运动员的最后冲刺
阶段如图所示，设甲、乙两运动员在水平冰面上其恰好同时到达虚线 ，然后分别沿半径为
和 的滑道做匀速圆周运动，运动半个圆有周后匀加速冲向终点线。假设甲、乙两
运动员质量相等，他们做圆周运动时所受向心力大小相等，白直线冲刺时的加速度大小也相
等。下列判断中正确的是 ( )
A. 在做圆周运动时，甲先完成半圆周运动
B. 在做圆周运动时，乙先完成半圆周运动
C. 在直线加速阶段，甲、乙所用的时间相等
D. 在冲刺时，甲、乙到达终点线时的速度相等
14. 俄罗斯火箭科学先驱者齐奥尔科夫斯基，曾经设想过一种太空电梯，他提议在地球同步
轨道建立一个太空堡垒，再从地球赤道一直修建一个坚固的直通电梯，可成为向太空运输人
和物的新捷径。假如未来人类真的做成了这样的太空堡垒和太空电梯，如图所示，某个宇航
员乘坐太空电梯到达某个高度 已经超出大气层，但未到达太空堡垒 ，电梯停下，下列说法
正确的是( )
A. 宇航员在电梯里处于完全失重的状态，以任意姿态在电梯中漂浮，感受都完全相同
B. 该宇航员比赤道地面上的人 在太空电梯一楼地面处 每天更早看到日出，更晚看到日落
C. 假如宇航员把随身带的物品在电梯窗口外侧无初速释放，则物体会竖直落到地面
D. 假如宇航员把随身带的物品在电梯窗口外侧无初速释放，则物体会在该高度绕着地球转动，
成为该高度轨道上的一颗人造地球卫星
15. （多选） 滑沙是人们喜爱的游乐活动，如图是滑沙场地的一段斜面，其倾角为 ，
设参加活动的人和滑车总质量为 ，人和滑车从距底端高为处 的顶端 沿滑道由静止开始匀加
速下滑，加速度为 ，人和滑车可视为质点，则从顶端向下滑到底端 的过程中，下列说
法正确的是 ( )
A. 人和滑车减少的重力势能全部转化为动能
B. 人和滑车获得的动能为
C. 整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为
D. 人和滑车克服摩擦力做功为
16. 多选 如图甲所示，一小物块从水平转动的传送带的右侧滑上传送带，固定在传送带右
端的位移传感器记录了小物块的位移 随时间 的变化关系如图乙所示。已知图线在前 内
为二次函数，在 内为一次函数，取向左运动的方向为正方向，传送带的速度保持
不变，小华同学独自思考画出了小物块的 图如图丙所示，相关标注如图所示。则( )
A. B.
C. 物体与传送带之间的摩擦因数为 D. 物体相对传送带最大位移是 米
二、实验题（本大题共 2小题，共 14分）
17. 如图甲为探究向心力的大小 与质量 、角速度 和半径 之间关系的实验装置，图乙为
示意图。图乙中 、 槽分别与 、 轮同轴固定， 、 两轮在皮带的带动下匀速转动。
在该实验中应用了_____ 选填“理想实验法”、“控制变量法”、“理想模型法” 来探究向心力
的大小与质量 ，角速度 和半径 之间的关系。
如图乙所示， 、 轮半径相同，如果用两个相同小球进行实验，图示情景正在探究的是_____。
A.向心力的大小与角速度大小的关系
B.向心力的大小与物体质量的关系
C.向心力的大小与线速度大小的关系
D.向心力的大小与半径大小的关系
18. 利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
除带夹子的重物、纸带、铁架台 含铁夹 、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，
不需要的器材是___________
A.交流电源 刻度尺 天平 含砝码
实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出
的点 、 、 ，测得它们到起始点 的距离分别为 、 、 。
已知当地重力加速度为 ，打点计时器打点的周期为 。设重物的质量为 ，从打 点到打 点
的过程中，重物的重力势能变化了___________，动能变化了___________。
很多实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，你认为原因是___________。
四、计算题（本大题共 4小题，共 38分）
19. （8分） “嫦娥三号”在月球表面预选着陆区域成功着陆，标志我国已成为世界上第三个
实现地外天体软着陆的国家。设“嫦娥三号”探测器环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月
球表面的高度为 ，已知月球的半径为 ，表面的重力加速度为 ，引力常量为 ，忽略月球
自转。求：
月球的质量为多少？
探测器环绕月球运动的速度多大？
月球的“第一宇宙速度”为多大？
20. （9分）如图所示的装置中，光滑水平杆固定在竖直转轴上，小圆环 和轻弹簧套在杆
上，弹簧两端分别固定于竖直转轴和环 ，细线穿过小孔 ，两端分别与环 和小球 连接，
线与水平杆平行，环 的质量为 ，小球 的质量为 。现使整个装置绕竖直轴以角速度 匀
速转动，环 与转轴间距离不变时，细线与竖直方向的夹角为 。已知重力加速度 ，
， 。求：
装置转动的角速度为 时，细线 的拉力 。
装置转动的角速度为 时，细线 的长度 。
若装置转动的角速度为 ，环 与转轴间距离再次不变，细线与竖直方向的夹角为 ，
此时弹簧弹力与角速度为 时大小相等，求此时弹簧的弹力大小 。
21. （10分） 如图为房屋室外施工所用的吊运机，某次吊运机将质量 的重物由
静止开始竖直向上匀加速吊起，加速度 ，当吊运机输出功率达到其允许的最大值
时，保持该功率直到重物做 的匀速直线运动。已知重物从开始吊起到最终匀速上
升的高度为 ，取 ，不计空气阻力，求：
吊运机允许输出的最大功率；
吊运机在第 秒末的输出功率；
重物从开始运动到达到匀速的过程中，吊运机输出的功。
22. （11分）如图所示， 为 光滑圆弧轨道，圆弧轨道的半径为 ， 点为 圆弧轨
道的顶端， 点与圆心 在同一水平面上， 为粗糙水平轨道，滑块与 轨道的动摩擦因数
为 ， 长 ， 是倾角为 光滑斜轨道。一质量为 小滑块从 点
以 的初速度沿 圆弧下， 斜轨道与水平轨道交接处有一段很小的圆弧，滑块经过
交接处时与轨道的碰撞所引起的能量损失可以不计， 取 。求：
滑块第 次经过光滑圆弧最低点 点时，轨道对滑块的支持力 的大小；
滑块沿光滑斜轨道 能上升的最大高度；
滑块最后停止的位置到 点的距离．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据物理量的关系表示出这些物理量，根据单位制求解即可。
单位可由单位进行推导得出，掌握物理中各物理量的关系及之间的单位关系。
【解答】
A.根据 可知，弹簧的劲度系数 的单位是 ，故 A错误；
B.动摩擦因数 ，故动摩擦因数没有单位，故 B正确；
C.根据 得 ，单位为 ，故 C错误；
D.万有引力常量 ，单位为 ，故 D错误。
本题选没有单位的，故选 B。
2.【答案】
【解析】解： 元电荷是最小的带电量，而点电荷是一种理想化的物理模型，二者不是同一物理
量，故 A错误；
B.元电荷是带电量的最小值，大小是 ，带电体能否看做点电荷是由研究问题的性质决
定，与自身大小形状无具体关系，故 B错误；
C.元电荷是指最小的电荷量，不是指质子或者是电子，故 C错误；
D.元电荷是自然界中电荷的最小单元，体积很大的带电体有时也能看成点电荷，故 D正确。
故选： 。
当电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略，电荷量对原来的电场不会产生影响
的时候，该电荷就可以看做点电荷，根据点电荷的条件分析可以得出结论。
元电荷是带电量的最小值，它不是电荷，只是等于质子或电子的带电量；明确所有带电体所带电
量均是元电荷的整数倍；点电荷是一种理想化的物理模型，可以类比质点进行理解。
3.【答案】
【解析】
【分析】
共轴转动的点角速度大小相等，靠传送带传动，轮子边缘上的点线速度大小相等，结合 ，
进行分析。
解决本题的关键知道共轴转动的点角速度大小相等，靠传送带传动，轮子边缘上的点线速度大小
相等，知道线速度、角速度、向心加速度之间的关系。
【解答】
、 两点靠传送带传动，线速度大小相等， 、 两点共轴转动，角速度相等，因为 的半径大于 的半
径，根据 知， 的线速度大于 的线速度，所以 的线速度大于 点的线速度， 错；
、 两点靠传送带传动，线速度大小相等， 、 两点共轴转动，角速度相等，因为 的半径大于 的半
径，根据 知， 的角速度小于 的角速度，所以 的角速度大于 点的角速度， 错；
、 两点靠传送带传动，线速度大小相等， 对；
， ，则 ，又 ，根据公式
知 ， 对；
故选 C。
4.【答案】
【解析】
【分析】
把 上升的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的速度，而沿绳子方向的速度与 的速度相等。
【解答】
对 进行上升速度 的分解，其分速度分别是垂直于绳子方向 和沿绳子方向 ，其中 与 的速
度 由于在同一根绳子，大小相等，当 环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时
所以 的速度 ，故选 D。
5.【答案】
【解析】
【分析】
熟悉静电屏蔽的原理和在生活中的应用即可。
利用生活中静电屏蔽的实际应用例子强化了学生对相关知识点的认识和理解。
【解答】
雷火炼殿、燃气灶上电子点火器的针头电极和静电复印机等都利用了静电现象，故 ABD错误；
C.超高压带电作业的工人所穿的衣服的织物中掺入金属丝，这是利用金属丝组成的网的静电屏蔽，
故 C正确。
故选 C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了万有引力定律及其应用，要熟记万有引力的公式和圆周运动的一些关系变换式，解题
依据为万有引力提供向心力。
根据万有引力提供向心力即可解得。
【解答】
根据万有引力提供向心力可知：
可得
则
故选 C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查了匀速圆周运动的特点及机械能守恒的条件，知道物体只有重力做功时机械能守恒，
知道重力功率表达式 ，知道重力做功与重力势能变化之间的关系。
【解答】
A.小球做匀速圆周运动，除重力外，人对小球做功，机械能不守恒，故 A错误；
B.小球从 点运动到 点的过程，速度大小不变，方向与重力方向的夹角减小，重力的功率逐渐增
大，故 B正确；
C.从 点运动到 点，重力做负功，重力势能增大，故 C错误；
D.从 点运动到 点，动能没变，重力做正功，人对小球做负功，故 D错误。
8.【答案】
【解析】
【分析】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，抓住两段过程竖直位移
相等，比较运动的时间，从而得出水平位移的关系．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解，
基础题．
【解答】
因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来
越短，而水平方向上做匀速直线运动，所以
因为平抛运动的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒，则
故 D正确，ABC错误。
故选 D。
9.【答案】
【解析】略
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了平抛运动规律的应用，认真审题、理解题意，知道两球的运动时间相等是解题的前提，
解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，平抛运动在水平方向上做匀
速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，结合运动学公式进行求解。
【解答】 、两球抛出后都做平抛运动，两球从同一高度抛出落到同一点，它们在竖直方向的位
移相等，
小球在竖直方向做自由落体运动，由于竖直位移 相等，据 可得其运动时间
对于小球 ，有 ，解得：
对于小球 ，其垂直打在斜面上，则有
，解得：
则 ，故 ，故
B正确，A错误；
、小球 落到斜面上的速度大小
，小球 落到斜面上的速度大小
，则
，故 CD错误。
故选： 。
11.【答案】
【解析】
【分析】
根据电场线的疏密分析场强的大小，沿电场线的方向电势降低；然后结合等量异种点电荷的电场
的特点分析电场力做功。
【解答】
Ｂ 电场线的切线方向为电场方向， 根据等量异种点电荷的电场线情况可知， 两点电场都水平
向右，电场线的疏密反应电场强弱，可知， 点场强大于 点场强，故Ａ错误，Ｂ正确；
Ｃ 连线为等势线，故将负点电荷从 移到 ，电荷的电势能不变，故 C错误；
D. 在一条电场线上，电场线的方向由 指向 ，将负点电荷从 移到 ，电场力做负功，故 D错
误。
故选 B。
12.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了摩擦力的产生及方向的相关知识。
【解析】
A.运送物体过程中，物体处于平衡状态且相对于皮带有向下的运动趋势，所以物体所受摩擦力方
向沿皮带向上，故 A正确，不符合题意；
物体匀速上升，其所受静摩擦力只与受其他力的情况有关，与皮带速度无关，故 B错误，符合
题意，C正确，不符合题意；
D.无论把物体匀速运往高处还是匀速运往地面，物体在重力的作用下，都有沿皮带向下的运动趋
势，物体都会受到沿皮带向上的摩擦力作用，故 D正确，不符合题意．
13.【答案】
【解析】略
14.【答案】
【解析】
【分析】
本题要明确整个太空电梯上每一点的角速度都与同步卫星的角速度相等，太空堡垒下方的人做圆
周运动需要的向心力都小于万有引力，所以不是完全失重状态。
人所受的万有引力和支持力的合力提供圆周运动的向心力，掌握万有引力等于重力这一理论，并
能灵活运用。
【解答】
A、假设有一颗卫星与宇航员处在同一个圆周轨道上，则根据万有引力提供向心力
，
解得 ，可见对于绕地做圆周运动的卫星，轨道半径越大，角速度越小，所以该卫星的角
速度 大于同步卫星的角速度 ，而同步卫星角速度与宇航员的角速度相等，则对于宇航员必有
，所以宇航员在电梯里面并不是重力完全提供向心力，还受到向上的支持力，所以
不是完全失重状态，故 A错误；
B、如下图所示，太阳光从图中左侧照射而来，明显 点比 点晚看到日落， 比 点早看到日
出，故 B正确；
、假如宇航员把随身带的物品在电梯窗口外侧无初速释放，物体有切向速度，但是由于此位置
的重力大于物体做圆周运动需要的向心力，所以物体将做近心运动，不会做匀速圆周运动，更不
会竖直下落，故 CD错误。
故选 B。
15.【答案】
【解析】解：加速度大小为 ，设受到的摩擦力是 ，则沿斜面的方向：
所以：
A、由以上的分析可知，人下滑的过程中受到摩擦力的作用，人和滑车减少的重力势能转化为动能
和内能．故 A错误；
B、人和滑车下滑的过程中重力和摩擦力做功，获得的动能为
故 B正确；
C、整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为 故 C正确；
D、整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为 ，所以人和滑车克服摩擦力做功为 故 D
错误．
故选：
人在斜面上向下滑过程中，受重力、斜面的支持力和摩擦力的作用，根据牛顿第二定律求解加
速度，确定摩擦力的大小．
人下滑到斜面底端的位移为 ，由 求解到人到达斜面底端的速度大小，
然后由
求出动能，也可以有动能定理求出．
根据功能关系，求出整个下滑过程中人和滑车克服摩擦力做的功和减少的机械能为
该题考查牛顿第二定律和功能关系，运用牛顿第二定律和运动学公式结合研究时，加速度是关键
量，是必求的量．
16.【答案】
【解析】
【分析】
位移 时间图象的斜率表示速度，根据图乙所示图象分析清楚物体的运动情况；根据图示图象求
出物体的速度，应用运动学公式求出物体的加速度，然后应用牛顿第二定律求出物体与传送带间
的动摩擦因数；根据物体与传送带的运动过程求出物体相对传送带的最大位移大小。
本题借助传送带模型考查了变速直线运动规律、牛顿第二定律等知识点，解题的关键是要明确
图象的斜率表示速度，正确分析物块的运动情况应用运动学公式与牛顿第二定律即可解题。
【解答】
A、位移 时间图象的斜率表示速度，由图乙所示图象可知，前 内物体向左匀减速运动， 末速
度为零，第 内向右匀加速运动， ～ 内 图象为一次函数，物体做匀速直线运动，说
明物体与传送带保持相对静止，与传送带一起向右匀速直线运动，由图丙所示图象可知， ，
，故 A错误；
、由图乙所示图象可知， 物体与传送带相对静止一起做匀速直线运动，传送带的速度大小
，物体在 ～ 内做初速度为零的匀加速直线运动，物体的加速
度大小 ，对物体，由牛顿第二定律得： ，代入数据解得：
， ～ 内，物块向左做匀减速直线运动，其逆过程是初速度为零的匀加速直线运动，则
，故 BC正确；
D、在 内，传送带的位移大小 传送带 ，该时间内物体的位移大小
物体 ，
～ 内物体的位移大小： 物体 ，传送带的位移大小： 传送带
，物体相对传送带最大位移是：
传送带 物体 传送带 物体 ，故 D正确。
17.【答案】 控制变量法； 。
【解析】
【分析】
本题主要考查了圆周运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉传动模型的运动
特点，结合线速度的计算公式和向心力的计算公式即可完成分析。
根据实验原理选择正确的实验方法；
根据实验原理分析出实验的目的。
【解答】
在该实验中应用了控制变量法来探究向心力的大小与质量 ，角速度 和半径 之间的关系；
根据公式 可知，因为 、 轮之间通过皮带传动，所以它们边缘上的线速度相等，由
可知， 、 两轮半径相同，所以两轮的角速度相等，又因为是用两个相同小球进行实验，
即质量相等，所以图示情景正在探究的是向心力的大小与半径大小的关系；
故 D正确，ABC错误。
18.【答案】 ； ； ； 存在空气阻力和摩擦阻力的影响。
【解析】
【分析】
根据实验原理确定实验器材；
根据重力势能的计算公式可以求出物体重力势能的减少量，根据匀变速直线运动的推论求出物
体在 点时的速度，然后应用动能的计算公式求出动能的增加量；
明确误差来源。
解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定器材，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带
求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用。
【解答】
打点计时器需要用到交流电源，在测量纸带上两点间的长度需要刻度尺，由公式 ，
可得质量 可以约掉，所以不需要测量重物的质量，故 C不需要；
从 点到 点重物的重力势能减少了
由匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于平均速度可得打 点时的速度
则打 点时，重物的动能的增加量为 ；
实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是存在空气阻力和摩擦阻力的影响。
19.【答案】解：
在月球表面重力等于万有引力有：
可得月球的质量 ；
月球对探测器的万有引力提供圆周运动向心力有：
可得探测器的线速度为：
；
设一个质量为 的物体在月球表面附近做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，则有：
在月球表面附近，则有：
解得：
【解析】
【分析】
月球表面重力等于万有引力求得月球质量；
根据万有引力提供圆周运动向心力求解探测器的线速度；
根据牛顿第二定律，结合万有引力提供向心力，列出表达式，即可求解月球的“第一宇宙速度”。
从星球表面万有引力等于重力和万有引力提供圆周运动向心力两方面入手求解是关键。
20.【答案】 装置转动的角速度为 时，对小球 ，由竖直方向的平衡可得
解得
装置转动的角速度为 时，对小球 ，由牛顿第二定律可得
解得
装置转动的角速度为 时，设 的长度变为 ，对小球 ，竖直方向和水平方向分别满足
联立解得
设细线的长度为 ，对圆环 ，角速度为 时，有
角速度为 时有
联立解得
【解析】本题关键是牛顿第二定律的应用，注意小球 的受力分析。
分析 球受力，竖直方向受力平衡可解得；
分析 球受力，由牛顿第二定律列式解出 长度；
根据牛顿第二定律可解得弹簧弹力大小。
21.【答案】解： 当达到匀速运动时，重力等于拉力，此时吊运机输出的功率最大为
；
匀加速时，由牛顿第二定律可知 ，
解得： ，
匀加速的最大速度 ，
则匀加速的最大时间 ，
末的速度 ，
末吊运机的输出功率 ；
全过程对重物列动能定理可得： ，
解得 。
【解析】 重物达到最大速度时，拉力等于重力，起重机允许输出的最大功率；
根据牛顿第二定律求得牵引力，利用 求得匀加速阶段达到的最大速度，即可求得匀加速
运动的时间，判断出第 秒末的状态，即可根据 求得输出功率；
在整个运动过程中根据动能定理求得吊运机输出的功。
高中物理中，分析受力和物理过程是非常重要的，最大功率要用第三阶段中的 计
算，而不能用第一阶段中的 与第三阶段中的 的乘积计算，两个 是不同的； 是最终速度，
要注意某一时刻的物理量要对应起来。
22.【答案】解： 从 到 过程，根据动能定理可得
经过 点时，由牛顿第二定律可得
联立解得轨道对滑块的支持力大小为
从 点运动至 段的最高点过程，根据动能定理可得
代入数据解得
由于 、 段光滑，故滑块最终只能停止在水平轨道上，从开始到停止的全过程，根据动能
定理有
解得滑块在 段通过的总路程为
由于 长 ，故滑块第 次到达 点后向右运动 停下，最终滑块停止的位置距离 点的距离
为 。
【解析】见答案