湖北省部分名校2024-2025学年高一下学期3月联考物理试卷（原卷版+解析版）

这是一份湖北省部分名校2024-2025学年高一下学期3月联考物理试卷（原卷版+解析版），共22页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。）
1. 生命的旅途遍布挑战，下列选项中关于超重与失重说法正确的是（ ）
A. 汽车匀速通过凸形拱桥，爬坡费力，汽车处于超重状态
B. 袋鼠跳跃落地时，腿部骨骼和肌肉承受数倍于体重的冲击力，此时袋鼠处于超重状态
C. 战斗机从俯冲中急速拉起时，飞行员身体血液被“拉”向下半身，导致脑部供血不足而短暂失明，飞行员处于失重状态
D. 蜂鸟悬停于空气中时，翅膀每秒扇动50次以上，蜂鸟一直处于失重状态
2. 如图，光滑水平面上固定着一个螺旋形光滑水平轨道，俯视图如图所示。一小球以某一速度沿轨道切线方向进入轨道，沿半径为的半圆轨道从1处运动到2处，再沿半径为的圆轨道从2处运动到3处，下列说法正确的是（ ）
A. 小球从1处到3处的位移大小大于从1处到3处的路程
B. 经过2处前后，小球做圆周运动的线速度增大
C. 经过2处前后，小球做圆周运动的角速度增大
D. 经过2处前后，小球做圆周运动的周期增大
3. 如图所示，某自卸式货车车厢上放有一箱货物，货箱内有一光滑的倾斜隔板，其与货箱底部的夹角为，隔板与货箱右壁之间放有一圆柱状工件，货车在卸货过程中，车厢倾角缓慢增大到，货箱一直相对车厢底板静止，下列说法正确的是（ ）
A. 车厢对货箱的支持力逐渐增大
B. 车厢对货箱的摩擦力逐渐减小
C. 工件对隔板的压力不断减小
D. 工件对货箱右壁的压力一直减小
4. 一质点做匀速圆周运动，若其所受合力的大小与轨道半径的次方成正比，运动线速度与轨道半径成反比，则等于（ ）
A. B. C. 1D. 2
5. 如图所示，为半圆弧水平直径，为弧的中点，，现从点平抛出一小球，小球最终落到上，已知重力加速度为，小球的飞行时间为，则小球抛出的初速度可能为（ ）
A. B.
C. D.
6. 如图所示，水平传送带以速率顺时针匀速转动，一个煤块以速率从传送带的右端滑上传送带，刚好不从传送带左端B掉落，下列说法可能正确的是（ ）
A. 小煤块的所受摩擦力先向右后向左
B. 滑块回到A端时，速率一定为
C. 其他条件不变，仅减小，那么煤块会从B端掉落
D. 其他条件不变，仅变大，那么煤块留在传送带上的划痕一定会变长
7. 甲乙两质点沿同一直线运动，它们的位移随时间变化图像如图所示。甲的图像是一条倾斜直线，乙的图像是一条抛物线，抛物线的顶点坐标为。已知时，乙位于坐标原点，甲、乙相距最远，是乙的图线与轴交点的切线。下列说法正确的是（ ）
A. 甲做匀加速直线运动，加速度大小为
B. 时刻，甲在乙前方相距8m
C.
D.
8. 小行星2024YR4于2024年12月27日被发现，其轨道近日点在地球轨道以内，远日点接近木星轨道，绕太阳公转周期约为4年。假设小行星的轨道为椭圆，并满足开普勒第三定律，地球公转轨道近似为圆轨道，轨道半径为1AU（AU为天文单位），下列说法正确的是（ ）
A. 小行星2024YR4轨道半长轴长约
B. 小行星2024YR4轨道半长轴长约为4AU
C. 太阳系中，只考虑太阳引力的情况下，小行星运动到地球公转轨道时，其加速度与地球公转加速度大小相同
D. 小行星2024YR4在其轨道近日点速率小于在远日点的速率
9. 如图所示，在光滑斜面底端固定一个轻弹簧，弹簧劲度系数为，弹簧上端连接一个物块A，另一个物块B与物块A并排放置但不粘连，物块A、B质量相同均为，斜面倾角为。现施加一个平行于斜面向下恒力，使得物块压缩弹簧并保持静止，撤去恒力后弹簧推动物块运动，并能使物块B离开A后继续沿斜面向上运动，已知重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A. 撤去外力的一瞬间，AB之间的弹力大小不变
B. 从撤去外力到分离前，两物块先做加速运动后做减速运动
C. 从撤去外力到分离前，两物块沿斜面上升的距离为
D. 从撤去外力到分离前，两物块沿斜面上升的距离为
10. 如图所示，质量为、倾角为的斜面体置于水平地面上，斜面体上表面光滑，一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A、B的质量分别为、，重力加速度大小为，将A、B由静止释放，在B下降的过程中（物体A未碰到滑轮），斜面体静止不动。下列说法正确的是（ ）
A. 轻绳对B的拉力大小为
B. 物体A的加速度大小为
C. 地面对斜面体的摩擦力方向水平向左
D. 地面对斜面体的摩擦力大小为
二、实验题（本题共2小题，11题8分，12题8分，共16分。）
11. 用图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系，已知挡板A、C到左右塔轮中心轴的距离相等，B到左塔轮中心轴距离是A的2倍，皮带按图乙三种方式连接左右变速塔轮，每层半径之比由上至下依次为、和。
（1）若要利用该装置探究向心力与转动半径之间关系，则此时应将两完全相同的小球分别放置在挡板______处（填“A和B”、“A和C”或“B和C”），传动皮带应调至第______（填“一”、“二”或“三”）层塔轮。
（2）利用此装置探究向心力与角速度之间的关系，某同学测出数据后作图，为了能简单明了地观察出向心力与角速度的关系，最适合做的图像是______。
A B. C. D.
（3）探究向心力与角速度之间的关系时，此时将完全相同的两小球分别放在挡板A、C两处，传动皮带则调至第二层塔轮，转动手柄过程中左右标尺上红白相间的等分格数之比为______。
12. 请使用下列器材测量小车质量：小车、一端带有定滑轮的平直轨道、垫块、细线、打点计时器、纸带、频率为50Hz的交流电源、直尺、质量均为的10个槽码。
（1）完成下列实验步骤中的填空：
①按图甲安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着10个槽码。改变轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列______的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑；
②保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂9个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度；
③依次减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤②；
④以为纵坐标，以取下槽码的总个数的倒数为横坐标，作出图像。
（2）下列说法正确的是______
A. 应当先释放小车，后接通电源
B. 实验中须保证细线下端悬挂槽码的总质量远小于小车的质量
C. 位于定滑轮和小车之间细线应跟倾斜轨道平行
（3）若细线下端悬挂着5个槽码，则小车在下滑过程中受到的合外力大小______（填“大于”“等于”或“小于”）。
（4）测得关系图线的斜率为，已知重力加速度大小，则小车质量______kg。
三、计算题（本题共3小题，共44分。在解答过程中要有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算时，答案中必须写出数值和单位）
13. 如图，盒子中摆放5根完全相同的圆柱形钢管，所有接触面光滑，同一层的钢管之间略有缝隙、无弹力作用，每一根钢管质量为，重力加速度为。（结果均用表示）
（1）求钢管C对钢管A的弹力大小；
（2）求盒子左侧壁对钢管C的弹力。
14. 如图，一根长为的不可伸长轻绳，其一端固定于O点，另一端系着一质量的小球。已知重力加速度为，绳子能够承受的最大拉力为，不计空气阻力，绳子的长度远远大于小球半径。
（1）如图甲所示，小球在竖直平面内做圆周运动，求：
①若小球能通过最高点，求小球通过最高点时的最小速率；
②若小球通过最低点时，轻绳不断裂，求小球通过最低点时的最大速率；
（2）如图乙所示，小球在水平面内做匀速圆周运动，已知绳与竖直方向的夹角为，求小球转动的速率。
15. 如图，一长度的均匀薄板初始时静止在一光滑平台上，薄板的右端与平台的边缘对齐。薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动，当薄板运动的距离时，物块从薄板右端水平飞出。已知薄板质量是物块质量的3倍。它们之间的动摩擦因数，重力加速度大小。求：
（1）物块在薄板上运动的时间；
（2）物块的初速度大小；
（3）地面上有一高度的竖直挡板，当物块第一次落到地面时，薄板中心恰好运动到点。若物块与地面碰撞时，水平速度不变，碰后反弹的最大高度与前一次相同，小球与地面碰撞五次后，能恰好通过竖直挡板上边沿，则竖直挡板到点的水平距离可能为多少？
2025年湖北部分名校高一3月联考
高一物理试卷
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。）
1. 生命的旅途遍布挑战，下列选项中关于超重与失重说法正确的是（ ）
A. 汽车匀速通过凸形拱桥，爬坡费力，汽车处于超重状态
B. 袋鼠跳跃落地时，腿部骨骼和肌肉承受数倍于体重的冲击力，此时袋鼠处于超重状态
C. 战斗机从俯冲中急速拉起时，飞行员身体血液被“拉”向下半身，导致脑部供血不足而短暂失明，飞行员处于失重状态
D. 蜂鸟悬停于空气中时，翅膀每秒扇动50次以上，蜂鸟一直处于失重状态
【答案】B
【解析】
【详解】A．汽车匀速通过凸形拱桥，加速度指向圆心，具有向下的加速度，处于失重状态，故A错误；
B．袋鼠跳跃落地时，减速下降，具有向上的加速度，处于超重状态，故B正确；
C．战斗机从俯冲中急速拉起时，加速上升，具有向上的加速度，处于超重状态，故C错误；
D．翅膀扇动过程中，蜂鸟反复经历超重与失重，故D错误。
故选B。
2. 如图，光滑水平面上固定着一个螺旋形光滑水平轨道，俯视图如图所示。一小球以某一速度沿轨道切线方向进入轨道，沿半径为的半圆轨道从1处运动到2处，再沿半径为的圆轨道从2处运动到3处，下列说法正确的是（ ）
A. 小球从1处到3处的位移大小大于从1处到3处的路程
B. 经过2处前后，小球做圆周运动的线速度增大
C. 经过2处前后，小球做圆周运动的角速度增大
D. 经过2处前后，小球做圆周运动的周期增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．小球从1处到3处做曲线运动，则从1处到3处的位移大小小于从1处到3处的路程，故A错误；
BCD．螺旋形水平轨道光滑，小球做圆周运动的线速度大小不变，经过2处前后，半径减小，由可知，小球做圆周运动的角速度增大，由可知，小球做圆周运动的周期减小，故BD错误，C正确。
故选C。
3. 如图所示，某自卸式货车车厢上放有一箱货物，货箱内有一光滑的倾斜隔板，其与货箱底部的夹角为，隔板与货箱右壁之间放有一圆柱状工件，货车在卸货过程中，车厢倾角缓慢增大到，货箱一直相对车厢底板静止，下列说法正确的是（ ）
A. 车厢对货箱的支持力逐渐增大
B. 车厢对货箱的摩擦力逐渐减小
C. 工件对隔板的压力不断减小
D. 工件对货箱右壁的压力一直减小
【答案】C
【解析】
【详解】AB．货箱缓慢移动，货箱所受合外力为零，车厢对货箱的支持力与摩擦力夹角不变，故三力组成的顺接闭合三角形三个顶点在同一个圆周上，可知车厢倾角增大过程中，车厢对货箱的支持力一直减小，摩擦力一直增大，故AB错误；
CD．对工件受力分析，如图所示
隔板对工件的弹力为，货箱右壁对工件的弹力为，二力夹角保持不变，所以三力组成的顺接闭合三角形三个顶点在同一个圆周上，由图可知车厢倾角缓慢增大到过程中，一直增大，逐渐减小，由牛顿第三定律知，工件对隔板的压力不断减小，工件对货箱右壁的压力一直增大，故C正确，D错误。
故选C。
4. 一质点做匀速圆周运动，若其所受合力的大小与轨道半径的次方成正比，运动线速度与轨道半径成反比，则等于（ ）
A. B. C. 1D. 2
【答案】A
【解析】
【详解】质点做匀速圆周运动，根据题意设速度
合外力等于向心力，根据
联立可得
其中为常数，的指数为，故题中
故选A。
5. 如图所示，为半圆弧水平直径，为弧的中点，，现从点平抛出一小球，小球最终落到上，已知重力加速度为，小球的飞行时间为，则小球抛出的初速度可能为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】小球做平抛运动，根据
可得下落的高度为
半径为，则水平运动的距离可能为
则平抛运动的初速度为
或者水平运动的距离可能为
则平抛运动的初速度为
故选A。
6. 如图所示，水平传送带以速率顺时针匀速转动，一个煤块以速率从传送带的右端滑上传送带，刚好不从传送带左端B掉落，下列说法可能正确的是（ ）
A. 小煤块的所受摩擦力先向右后向左
B. 滑块回到A端时，速率一定为
C. 其他条件不变，仅减小，那么煤块会从B端掉落
D. 其他条件不变，仅变大，那么煤块留在传送带上的划痕一定会变长
【答案】D
【解析】
【详解】A．小煤块向左运动，相对传送带速度向左，受摩擦力只可能向右，A错误。
B．若，小煤块回到A端时速率为；若，小煤块回到A端时速率为，B选项错误。
C．若一定，减小，碳块的向左最大位移不变，煤块仍恰好滑到B端，故C错误。
D．若增大，传送带与煤块相对速度增大。若原本，相对运动时间为，划痕变长，若原本，相对运动时间相对速度增大，可知划痕变长。故D选项正确。
故选D。
7. 甲乙两质点沿同一直线运动，它们的位移随时间变化图像如图所示。甲的图像是一条倾斜直线，乙的图像是一条抛物线，抛物线的顶点坐标为。已知时，乙位于坐标原点，甲、乙相距最远，是乙的图线与轴交点的切线。下列说法正确的是（ ）
A. 甲做匀加速直线运动，加速度大小为
B. 时刻，甲在乙前方相距8m
C.
D
【答案】D
【解析】
【详解】A．由甲图像是倾斜直线可知甲做匀速直线运动，由乙图像及其顶点坐标可知乙做初速度为零匀加速直线运动。4s时甲乙相距最远，即4s共速，由切线斜率可求得4s时甲乙速度都为，由
可得乙的加速度为，故A错误；
B．4s时相距距离
故B错误；
CD．时刻两车相遇，有，
可求得
则有
故C错误，D正确。
故选D。
8. 小行星2024YR4于2024年12月27日被发现，其轨道近日点在地球轨道以内，远日点接近木星轨道，绕太阳公转周期约为4年。假设小行星的轨道为椭圆，并满足开普勒第三定律，地球公转轨道近似为圆轨道，轨道半径为1AU（AU为天文单位），下列说法正确的是（ ）
A. 小行星2024YR4轨道半长轴长约为
B. 小行星2024YR4轨道半长轴长约为4AU
C. 太阳系中，只考虑太阳引力的情况下，小行星运动到地球公转轨道时，其加速度与地球公转加速度大小相同
D. 小行星2024YR4在其轨道近日点速率小于在远日点的速率
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．根据开普勒第三定律
代入数据有
得
A正确，B错误；
C．太阳引力提供加速度有
小行星运动到地球公转轨道时，其到太阳的距离与地球到太阳的距离相同，加速度相同，C正确；
D．由开普勒第二定律可知，小行星近日点速率大于远日点速率，D错误。
故选AC。
9. 如图所示，在光滑斜面底端固定一个轻弹簧，弹簧劲度系数为，弹簧上端连接一个物块A，另一个物块B与物块A并排放置但不粘连，物块A、B质量相同均为，斜面倾角为。现施加一个平行于斜面向下的恒力，使得物块压缩弹簧并保持静止，撤去恒力后弹簧推动物块运动，并能使物块B离开A后继续沿斜面向上运动，已知重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A. 撤去外力的一瞬间，AB之间的弹力大小不变
B. 从撤去外力到分离前，两物块先做加速运动后做减速运动
C. 从撤去外力到分离前，两物块沿斜面上升的距离为
D. 从撤去外力到分离前，两物块沿斜面上升的距离为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．撤去外力的瞬间A物体获得沿斜面向上的加速度，A的所受重力，弹簧弹力，斜面支持力都不变，则B对A的弹力减小，A错误。
B．撤去外力瞬间两物块加速运动，向上的加速度大小相等，分离前速度也相同，处于相对静止状态，而分离时B的加速度由重力的分力提供，加速度沿斜面向下，做减速运动，故从撤去外力到分离前，两物块先做加速运动后做减速运动，B正确；
CD．撤去外力前，弹簧弹力
分离前瞬间，AB加速度相同，则均由重力的分力提供加速度，此时
两物块沿斜面上升的距离为
C正确，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，质量为、倾角为的斜面体置于水平地面上，斜面体上表面光滑，一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A、B的质量分别为、，重力加速度大小为，将A、B由静止释放，在B下降的过程中（物体A未碰到滑轮），斜面体静止不动。下列说法正确的是（ ）
A. 轻绳对B的拉力大小为
B. 物体A的加速度大小为
C. 地面对斜面体的摩擦力方向水平向左
D. 地面对斜面体的摩擦力大小为
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB．由于相同时间内物体B通过位移是物体A通过的位移的两倍，则物体B的加速度是物体A的加速度的两倍；设物体A的加速度为，则B的加速度为，物体A、B释放瞬间，轻绳的拉力为，根据牛顿第二定律得，
联立并代入数据解得，
A错误，B正确；
CD．物体B下降过程中，假设斜面体受摩擦力水平向左，对斜面体、A、B整体，水平方向根据牛顿第二定律得
解得地面对斜面体的摩擦力为
说明斜面体受摩擦力水平向左。
CD正确。
故选BCD。
二、实验题（本题共2小题，11题8分，12题8分，共16分。）
11. 用图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系，已知挡板A、C到左右塔轮中心轴的距离相等，B到左塔轮中心轴距离是A的2倍，皮带按图乙三种方式连接左右变速塔轮，每层半径之比由上至下依次为、和。
（1）若要利用该装置探究向心力与转动半径之间的关系，则此时应将两完全相同的小球分别放置在挡板______处（填“A和B”、“A和C”或“B和C”），传动皮带应调至第______（填“一”、“二”或“三”）层塔轮。
（2）利用此装置探究向心力与角速度之间的关系，某同学测出数据后作图，为了能简单明了地观察出向心力与角速度的关系，最适合做的图像是______。
A. B. C. D.
（3）探究向心力与角速度之间的关系时，此时将完全相同的两小球分别放在挡板A、C两处，传动皮带则调至第二层塔轮，转动手柄过程中左右标尺上红白相间的等分格数之比为______。
【答案】（1） ①. B和C ②. 一 （2）D
（3）1∶4
【解析】
【小问1详解】
[1][2]探究向心力与转动半径之间的关系，需要保持小球质量相等，转动角速度相等，转动半径不同，则应将两完全相同的小球分别放置在挡板B和C处，传动皮带应调至第一层塔轮。
【小问2详解】
根据牛顿第二定律有
可知，探究向心力与角速度之间的关系时，和保持不变，则某同学测出数据后作图，为了能简单明了地观察出向心力与角速度的关系，最适合做的图像是。
故选D。
【小问3详解】
将完全相同的两小球分别放在挡板A、C两处，则小球质量和转动半径相等，传动皮带则调至第二层塔轮，左右小球转动的角速度之比为，则由
可知，转动手柄过程中左右标尺上红白相间的等分格数之比为。
12. 请使用下列器材测量小车质量：小车、一端带有定滑轮的平直轨道、垫块、细线、打点计时器、纸带、频率为50Hz的交流电源、直尺、质量均为的10个槽码。
（1）完成下列实验步骤中的填空：
①按图甲安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着10个槽码。改变轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列______的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑；
②保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂9个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度；
③依次减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤②；
④以为纵坐标，以取下槽码的总个数的倒数为横坐标，作出图像。
（2）下列说法正确的是______
A. 应当先释放小车，后接通电源
B. 实验中须保证细线下端悬挂槽码的总质量远小于小车的质量
C. 位于定滑轮和小车之间的细线应跟倾斜轨道平行
（3）若细线下端悬挂着5个槽码，则小车在下滑过程中受到的合外力大小______（填“大于”“等于”或“小于”）。
（4）测得关系图线的斜率为，已知重力加速度大小，则小车质量______kg。
【答案】（1）间隔相等##等间距 （2）C
（3）小于 （4）0.20
【解析】
【小问1详解】
若小车沿倾斜轨道匀速下滑，则打点计时器在纸带上打出的是一系列间隔相等或等间距的点。
【小问2详解】
A．应当先接通电源，后释放小车，A错误；
B．实验中不需要用槽码重力代替细线拉力，故不需要保证细线下端悬挂槽码的总质量远小于小车的质量，B错误；
C．位于定滑轮和小车之间的细线应跟倾斜轨道平行，C正确。
故选C。
【小问3详解】
由于细线上槽码为5个时，槽码整体向上加速运动，细线拉力
重力沿斜面向下的分力大小为
所以小车受合外力大小为
【小问4详解】
整体根据动力学方程有
变形为
所以
代入斜率
计算得
三、计算题（本题共3小题，共44分。在解答过程中要有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算时，答案中必须写出数值和单位）
13. 如图，盒子中摆放5根完全相同的圆柱形钢管，所有接触面光滑，同一层的钢管之间略有缝隙、无弹力作用，每一根钢管质量为，重力加速度为。（结果均用表示）
（1）求钢管C对钢管A弹力大小；
（2）求盒子左侧壁对钢管C的弹力。
【答案】（1）
（2），方向水平向右
【解析】
【小问1详解】
如图
由牛顿第三定律以及对称性可知
上层左侧钢管竖直方向受力平衡
得
【小问2详解】
底层左侧钢管水平方向受力平衡
得
方向水平向右
14. 如图，一根长为的不可伸长轻绳，其一端固定于O点，另一端系着一质量的小球。已知重力加速度为，绳子能够承受的最大拉力为，不计空气阻力，绳子的长度远远大于小球半径。
（1）如图甲所示，小球在竖直平面内做圆周运动，求：
①若小球能通过最高点，求小球通过最高点时的最小速率；
②若小球通过最低点时，轻绳不断裂，求小球通过最低点时的最大速率；
（2）如图乙所示，小球在水平面内做匀速圆周运动，已知绳与竖直方向的夹角为，求小球转动的速率。
【答案】（1）①，②
（2）
【解析】
【小问1详解】
①小球通过最高点速率最小时，恰好是重力提供向心力
得
②小球通过最低点时，轻绳拉力为
由牛顿第二定律
解得
【小问2详解】
由竖直方向受力平衡，则有
由水平方向合力提供向心力，则有
得
15. 如图，一长度的均匀薄板初始时静止在一光滑平台上，薄板的右端与平台的边缘对齐。薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动，当薄板运动的距离时，物块从薄板右端水平飞出。已知薄板质量是物块质量的3倍。它们之间的动摩擦因数，重力加速度大小。求：
（1）物块在薄板上运动时间；
（2）物块的初速度大小；
（3）地面上有一高度的竖直挡板，当物块第一次落到地面时，薄板中心恰好运动到点。若物块与地面碰撞时，水平速度不变，碰后反弹的最大高度与前一次相同，小球与地面碰撞五次后，能恰好通过竖直挡板上边沿，则竖直挡板到点的水平距离可能为多少？
【答案】（1）1s （2）
（3），
【解析】
【小问1详解】
根据题意，由牛顿第二定律可得，薄板做加速运动的加速度
对薄板由运动学公式有
解得
【小问2详解】
物块在薄板上做匀减速运动的加速度大小为
对物块
解得
【小问3详解】
物块飞离薄板后薄板的速度
物块飞离薄板后薄板做匀速运动，物块做平抛运动，则当物块落到地面时运动的时间为
则平台距地面的高度
物块水平速度
第一次落地点到抛出点的水平距离
第五次落地到抛出点的水平位移
若在下降阶段刚好通过挡板
解得
第五次落地点到挡板距离挡板
挡板到抛出点水平距离
若在上升阶段刚好通过挡板，第五次落地点到挡板距离挡板
挡板到抛出点水平距离
挡板到O点水平距离为或