2025年北师大新版共同必修2物理下册阶段测试试卷含答案

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A.所受支持力N的竖直分量大于重力GB.所受支持力N的水平分量提供向心力C.所受重力G在平行于轨道平面方向上的分量提供向心力D.所受重力G在垂直于轨道平面方向上的分量提供向心力2、如图所示，汽车在倾斜的路面上拐弯，弯道的倾角为θ，半径为R，则汽车完全不靠摩擦力转弯的速度是（）

A.B.C.D.3、天气晴朗时，适合外出运动．某同学骑自行车到野外踏青，其所骑的自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为4:1:16，如图所示，该同学用力蹬踏板后，单车在运动的过程中，下列说法正确的是：（）

A.小齿轮和后轮的角速度之比为16:1B.小齿轮边缘和后轮边缘上的质点的线速度大小之比为1:16C.大齿轮和小齿轮的角速度之比为1:1D.大齿轮和小齿轮边缘上的质点的向心加速度大小之比为4:14、如图所示；光滑轨道ABCD是大型游乐设施过山车轨道的简化模型，最低点B处的入；出口靠近但相互错开，C是半径为R的圆形轨道的最高点，BD部分水平，末端D点与右端足够长的水平传送带无缝连接，传送带以恒定速度v逆时针转动．现将一质量为m的小滑块从轨道AB上某一固定位置A由静止释放，滑块能通过C点后再经D点滑上传送带，则。

A.滑块不可能重新回到出发点A处B.固定位置A到B点的竖直高度可能为2RC.滑块在传送带上向右运动的最大距离与传送带速度v有关D.传送带速度v越大，滑块与传送带摩擦产生的热量越多5、如图所示；将一轻弹簧固定在倾角为30°的斜面底端，现用一质量为m的物体将弹簧压缩锁定在A点，解除锁定后，物体将沿斜面上滑，物体在运动过程中所能到达的最高点B距A点的竖直高度为h，物体离开弹簧后沿斜面向上运动的加速度大小等于重力加速度g.则下列说法正确的是（）

A.弹簧的最大弹性势能为mghB.物体从A点运动到B点的过程中系统损失的机械能为mghC.物体的最大动能等于弹簧的最大弹性势能D.物体最终静止在B点6、冲击摆是用来测量子弹速度的一种简单装置．如图所示，将一个质量很大的砂箱用轻绳悬挂起来，一颗子弹水平射入砂箱，砂箱发生摆动．若子弹射击砂箱时的速度为测得冲击摆的最大摆角为砂箱上升的最大高度为则当子弹射击砂箱时的速度变为时，下列说法正确的是（）

A.冲击摆的最大摆角将变为B.冲击摆的最大摆角的正切值将变为C.砂箱上升的最大高度将变为D.砂箱上升的最大高度将变为7、如图所示，平直长木板倾斜放置，小木块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小．先让物块从A端由静止释放滑到B端；然后，将木板A端着地，使木板的倾角与前一次相同，再让物块从B端由静止释放滑到A端．上述两个过程相比较，下列说法正确的是（））

A.前一过程中，系统因摩擦产生的热能较少B.前一过程中，物块滑到底端时的速度较小C.后一过程中，物块从顶端滑到底端时，可能先做加速运动后减速运动D.后一过程中，物块从顶端滑到底端的时间较短评卷人得分二、多选题(共7题，共14分)8、如图所示,做匀速直线运动的小车A通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B,设重物和小车速度的大小分别为vB、vA,则()

A.B.C.绳的拉力等于的重力D.绳的拉力大于的重力9、如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆L1、L2，两杆分离不接触，且两杆间的距离忽略不计．两个小球a、b（视为质点）质量均为m，a球套在竖直杆L1上，b杆套在水平杆L2上，a、b通过铰链用长度为的刚性轻杆连接，将a球从图示位置由静止释放(轻杆与L2杆夹角为45°)，不计一切摩擦，已知重力加速度为g．在此后的运动过程中；下列说法中正确的是。

A.a球和b球所组成的系统机械能守恒B.b球的速度为零时，a球的加速度大小一定等于gC.b球的最大速度为D.a球的最大速度为10、公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处（）

A.质量更大的卡车经过时，vc的值变小B.车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动C.车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动D.当路面结冰时，与未结冰时相比，不发生侧滑的最大转弯速度变小11、质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如右图所示，绳a与水平方向成θ角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时；小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()

A.a绳的张力不可能为零B.a绳的张力随角速度的增大而增大C.当角速度b绳将出现弹力D.若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化12、质量为M的某机车拉着一辆质量相同的拖车在平直路面上以的速度匀速行驶。途中某时刻拖车突然与机车脱钩。假设脱钩后机车牵引力始终保持不变，而且机车与拖车各自所受阻力也不变，下列说法中正确的是（）A.脱钩后某时刻机车与拖车速度的可能是B.脱钩后某时刻机车与拖车速度的可能是C.从脱钩到拖车停下来，机车与拖车组成的系统动量不变、动能增加D.从脱钩到拖车停下来，机车与拖车组成的系统动量减少、动能减少13、从地面以一定初动能（未知）竖直向上拋出一个质量为m的小球，上升过程阻力f恒定.如图所示，在同一坐标系中作出两条图线分别表示小球在上升过程中重力势能、动能与其上升高度间的关系，选取地面为零势能面，h0表示上升的最大高度，图中k（0<k<1）为常数，重力加速度为g；则由图可得下列结论正确的是。

A.①表示的是动能随上升高度的图象，②表示的是重力势能随上升高度的图象B.初动能大小C.上升过程阻力大小f=kmgD..上升高度时，动能与重力势能的比值为k+114、如图所示，在倾角为37°的足够长的固定光滑斜面上，将一物块由静止释放1s后，对物块施加—沿斜面向上的恒力F，又经1s后物块恰好回到了出发点，此时物块的动能为36J．设在以上过程中力F做功为WF，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2；则。

A.F=9NB.F=12NC.WF=27JD.WF=36J评卷人得分三、填空题(共8题，共16分)15、近年，我国的高铁发展非常迅猛．为了保证行车安全，车辆转弯的技术要求是相当高的．如果在转弯处铺成如图所示内、外等高的轨道，则车辆经过弯道时，火车的_____（选填“外轮”、“内轮”）对轨道有侧向挤压，容易导致翻车事故．为此，铺设轨道时应该把____（选填“外轨”、“内轨”）适当降低一定的高度．如果两轨道间距为L，内外轨高度差为h，弯道半径为R，则火车对内外轨轨道均无侧向挤压时火车的行驶速度为_____．（倾角θ较小时；sinθ≈tanθ）

16、高速铁路弯道处，外轨比内轨_____（填“高”或“低”）；列车通过弯道时______（填“有”或“无”）加速度．17、如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则vA____vB，ωA____ωB，TA___TB．(填“>”“＝”或“<”)

18、如图所示，两个内壁均光滑，半径不同的半圆轨道固定于地面，一个小球先后从与球心在同一高度的A、B两点由静止开始下滑，通过轨道最低点时，小球的速度大小___________（填“相同”或“不相同”），小球的向心加速度的大小___________（填“相同”或“不相同”）19、一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升h，已知重力加速度为g，则提升过程中，物体的重力势能的变化为____；动能变化为____；机械能变化为___。20、如图所示，弯折的直角轻杆ABCO通过铰链O连接在地面上，AB=BC=OC=9m，一质量为m的小滑块以足够大的初始速度，在杆上从C点左侧x0=2m处向左运动，作用于A点的水平向右拉力F可以保证BC始终水平。若滑块与杆之间的动摩擦因数与离开C点的距离x满足μx=1，则滑块的运动位移s=________________m时拉力F达到最小。若滑块的初始速度v0=5m/s，且μ=0.5-0.1x（μ=0后不再变化），则滑块达到C点左侧x=4m处时，速度减为v=_________________m/s。

21、如图所示，水平传送带的运行速率为v，将质量为m的物体轻放到传送带的一端，物体随传送带运动到另一端．若传送带足够长，则整个传送过程中，物体动能的增量为_________，由于摩擦产生的内能为_________．

22、水平传送带始终以速度v匀速运动，某时刻放上一个初速度为零的小物块，最后小物块与传送带以共同的速度运动。已知小物块与传送带间的滑动摩擦力为f，在小物块与传送带间有相对运动的过程中，小物块的对地位移为传送带的对地位移为则滑动摩擦力对小物块做的功为______，摩擦生热为______。评卷人得分四、解答题(共4题，共20分)23、如图所示，光滑圆形轨道PQ竖直固定，半径为R，轨道最低点距离地面的高度也为R。质量为m的小球从P点由静止下滑，离开Q点后落至水平面上，取重力加速度为g；小球可视为质点，不计空气阻力，求：

（1）小球通过轨道末端Q时；轨道对小球的弹力大小；

（2）小球落地点与Q点的距离。

24、有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。取重力加速度大小g="10"m/s2。

(1)若汽车到达桥顶时速度为5m/s；求汽车对桥的压力大小。

(2)若汽车经过桥顶时恰好对桥顶没有压力而腾空；求汽车的速度大小。汽车对地面的压力过小是不安全的，对于同样的车速，请说明拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全。

(3)如果拱桥的半径增大到与地球半径R="6400"km一样，汽车要在桥面上腾空，求汽车最小速度的大小。25、如图所示，已知绳长为L＝50cm，水平杆L′＝0.2m，小球质量m＝0.8kg，整个装置可绕竖直轴转动，绳子与竖直方向成角()，（g取10m/s2）求:

(1)绳子的张力为多少？

(2)该装置转动的角速度多大？

26、如图所示，水平轨道AB与放置在竖直平面内的圆弧轨道BC相连，圆弧轨道的B端的切线沿水平方向．一个质量为m=1.0kg的滑块（可视为质点），在水平恒力F=5.0N的作用下从A点由静止开始运动，已知A、B之间的距离s=5.5m，滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10，圆弧轨道的半径R=0.30m，取g=10m/s2

（1）求当滑块运动的位移为2.0m时的速度大小；

（2）当滑块运动的位移为2.0m时撤去力F，求滑块通过B点时对圆弧轨道的压力的大小；

（3）滑块运动的位移为2.0m时撤去力F后，若滑块恰好能上升到圆弧轨道的最高点，求在圆弧轨道上滑块克服摩擦力所做的功。参考答案一、选择题(共7题，共14分)1、B【分析】【详解】

火车以某一速度v通过某弯道时，若内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力为：F合=mgtanθ；合力等于向心力，故得：mgtanθ=m解得：即若速度为火车只受重力，支持力，合力为向心力．

即所受支持力N的竖直分量等于重力G，支持力N的水平分量即为合力提供向心力，则ACD错误，B正确；故选B．2、C【分析】【详解】

汽车完全不依靠摩擦力转弯时所需的向心力由重力和路面的支持力的合力提供；力图如图．

根据牛顿第二定律得：mgtanθ=m解得：故选C.3、B【分析】【详解】

A.小齿轮与后轮属于同轴转动；具有相同角速度，所以小齿轮和后轮的角速度之比为1:1，A错误。

B.线速度关系式：因为角速度相同，所以线速度比为1:16，B正确。

C.大齿轮和小齿轮边缘是皮带传动模型，具有相同线速度：所以角速度与半径成正比，所以角速度之比4：1，C错误。

D.根据向心加速度方程：大齿轮和小齿轮边缘上的质点线速度相同，所以加速度与半径成反比，所以加速度之比为1：4，D错误4、D【分析】【分析】

滑块恰能通过C点时；由重力提供向心力，根据牛顿第二定律列方程求C点时的临界速度，由动能定理知AC高度差，从而知AB高度；对滑块在传送带上运动的过程根据动能定理列方程求滑行的最大距离的大小因素；根据传送带速度知物块的速度，从而知是否回到A点；滑块与传送带摩擦产生的热量Q=μmg△x，看热量多少，分析相对路程．

【详解】

若滑块恰能通过C点时有：mg=m由A到C，根据动能定理知mghAC=mvC2；联立解得：hAC=R；则AB间竖直高度最小为2R+R=2.5R，所以A到B点的竖直高度不可能为2R，故A错误；设滑块在传送带上滑行的最远距离为x，则有动能定理有：0-mvC2=2mgR-μmgx，知x与传送带速度无关，故B错误；若滑块回到D点速度大小不变，则滑块可重新回到出发点A点，故C正确；滑块与传送带摩擦产生的热量Q=μmg△x；传送带速度越大，相对路程越大，产生热量越多，故D正确；故选CD．

【点睛】

本题综合考查了动能定理、机械能守恒定律和牛顿第二定律，理清物块在传送带上的运动情况，以及在圆轨道最高点的临界情况是解决本题的关键．5、B:D【分析】【详解】

试题分析：根据能量守恒，在物块上升到最高点的过程中，弹性势能变为物块的重力势能mgh和内能，故弹簧的最大弹性势能应大于mgh，故A错误；物体离开弹簧后沿斜面向上运动的加速度大小等于重力加速度g，由牛顿第二定律得物块所受沿斜面向下的合力为，F=mg，而重力沿斜面向下的分量为mgsin30°=mg；

可知，物块必定受到沿斜面向下的摩擦力为f=mg，摩擦力做功等于物体从A点运动到B点的过程中系统损失的机械能，故B正确；物体动能最大时，加速度为零，此时物块必定沿斜面向上移动了一定距离，故损失了一部分机械能，所以动能小于弹簧的最大弹性势能，故C错误；由于物体到达B点后，瞬时速度为零，此后摩擦力方向沿斜面向上，与重力沿斜面向下的分力相抵消，物块将静止在B点，故D正确．故选BD．

考点：能量守恒定律；牛顿第二定律。

【名师点睛】注意挖掘“物体离开弹簧后沿斜面向上运动的加速度大小等于重力加速度g”的隐含信息，用能量守恒观点分析．6、D【分析】【分析】

【详解】

A．设子弹的质量为m，砂箱的质量为M，砂箱上升的最大高度为h，最大偏转角为θ，冲击摆的摆长为L；以子弹和砂箱作为整体，在子弹和砂箱一起升至最高点的过程中，由机械能守恒，由机械能守恒定律得(m+M)v共2＝(m+M)gh

解得v共＝

在子弹射入砂箱的过程中，系统的动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

解得

冲击摆的最大偏转角满足

由于不知道与之间的关系，所以不能判断出冲击摆的最大摆解是否将变为A错误；

B．由于不知道与之间的关系，所以不能判断出冲击摆的最大摆解的正切值是否将变为B错误；

CD．由公式

可知，当增大为时，砂箱上升的最大高度将变为C错误，D正确。

故选D。

点睛：本题属于动量守恒与机械能守恒在日常生活中的应用的例子，分析清楚物体运动过程、应用机械能守恒定律与动量守恒定律即可正确解题求出子弹的初速度与冲击摆上升的高度、摆动的夹角之间的关系是解答的关键。7、D【分析】【分析】

根据热量Q=f△S比较热量；根据能量守恒知速度大小，根据牛顿运动定律知加速度从而知运动情况．

【详解】

A、可知两过程中因摩擦产生的热相同，A错误；B、由能量守恒可知两个过程中，物块从顶端滑到底端时的速度相同，故B错误；因为后一过程中，加速度则物块一直做加速运动，故C错误；前一过程中加速度逐渐增大，后一过程中加速度逐渐减小，结合v-t图象，如图所示：

可知；后一过程中，物块从顶端滑到底端的时间较短，故D正确．故选D．

【点睛】

本题关键要分清楚合力的变化情况，来确定合做功情况，然后根据动能定理和速度图象进行判断．二、多选题(共7题，共14分)8、A:D【分析】【分析】

将小车的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向；沿绳子方向的速度等于重物的速度大小，从而判断出重物的运动规律，从而判断绳的拉力与B的重力关系．

【详解】

小车的运动可分解为沿绳方向和垂直于绳的方向的两个运动；

设斜拉绳子与水平面的夹角为θ，由几何关系可得：vB=vAcosθ，所以vA＞vB；故A正确，B错误；因小车匀速直线运动，而θ逐渐变小，故vB逐渐变大；物体有向上的加速度，绳的拉力大于B的重力，故C错误，D正确；故选AD．

【点睛】

解决本题的关键将汽车的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，知道沿绳子方向的速度等于重物的速度大小，注意三角知识与几何知识的运用．9、A:C【分析】【详解】

A．a球和b球组成的系统没有外力做功，只有a球和b球的动能和重力势能相互转换，因此a球和b球的机械能守恒；故A正确；

B．当再次回到初始位置向下加速时，b球此时刻速度为零，但a球的加速度小于g；故B错误；

C．当杆L和杆L1平行成竖直状态，球a运动到最下方，球b运动到L1和L2交点的位置的时候球b的速度达到最大，此时由运动的关联可知a球的速度为0，因此由系统机械能守恒有：

得：

故C正确；

D．当轻杆L向下运动到杆L1和杆L2的交点的位置时，此时杆L和杆L2平行，由运动的关联可知此时b球的速度为零，有系统机械能守恒有：

得：

此时a球具有向下的加速度因此此时a球的速度不是最大，a球将继续向下运动到加速度为0时速度达到最大，故D错误．10、C:D【分析】【详解】

A；支持力和重力的合力作为向心力。

则有解得质量更大的卡车经过时，vc的值不变；故A错误；

B、车速高于或低于vc时，摩擦力会起作用，只要在一个范围内，车就不会滑动，车速低于vc；所需的向心力减小，此时摩擦力可以指向外侧，减小提供的力，车辆不会向内侧滑动，故B项错误；

C、速度高于vc时；摩擦力指向内侧，只要速度不超出最高限度，车辆不会侧滑，故C项正确；

D；由于汽车拐弯靠重力、支持力、摩擦力的合力提供向心力；当路面结冰时，与未结冰时相比，不发生侧滑的最大转弯速度变小，故D项正确；

故选CD．

【点睛】汽车拐弯处将路面建成外高内低，汽车拐弯靠重力、支持力、摩擦力的合力提供向心力，速率为vc时，靠重力和支持力的合力提供向心力，摩擦力为零，根据牛顿第二定律进行分析．11、A:C【分析】【详解】

小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，所以a绳在竖直方向上的分力与重力相等，可知a绳的张力不可能为零，故A正确；根据竖直方向上平衡得，Fasinθ=mg，解得可知a绳的拉力不变，故B错误；当b绳拉力为零时，有：解得可知当角速度时，b绳出现弹力，故C正确；由于b绳可能没有弹力，故b绳突然被剪断，a绳的弹力可能不变，故D错误。12、A:C【分析】【详解】

AB．选机车和拖车组成的系统为研究对象，取开始时运动的方向为正方向，由于脱构后，系统所受的合外力为零，系统的动量守恒，当机车的速度为v1=15m/s时，设拖车的速度为v，则

得v=5m/s

拖车与机车脱钩后受到路面的摩擦力做减速运动；速度是不可能变成负值的。故A正确，B错误；

CD．系统所受的合外力为零；系统的动量守恒；当拖车与机车脱钩后，机车的牵引力不变，所以机车做加速运动，拖车做减速运动，相同时间内机车的位移大于拖车的位移，牵引力对汽车所做的功大于阻力对两车做的功，据动能定理可知，汽车和拖车的总动能要增加。故C正确，D错误；

故选AC。13、C:D【分析】【详解】

上升过程动能减小，重力势能增大，则①表示的是重力势能随上升高度的图象，②表示的是动能随上升高度的图象，则A错误；由解得上升过程由动能定理有联立解得阻力大小为f=kmg，则B错误，C正确；上升高度为时，重力势能大小为由动能定理解得则动能与重力势能的比值为k+1，故D正确.14、B:D【分析】【详解】

整个过程中，重力对物块做功为0，根据动能定理得：物块下滑的过程，加速度大小为释放1s时的速度设物块回到出发点时速度大小为取沿斜面向下为正方向，根据撤去力F前后的两个过程位移大小相等、方向相反，有可得根据得m＝0.5kg；对整个过程，取沿斜面向下为正方向，根据动量定理得可得F＝12N，故BD正确，AC错误．三、填空题(共8题，共16分)15、略

【分析】【详解】

试题分析：火车内外轨道一样高时，火车转弯，由于离心运动，会向外滑离轨道，所以外轮对外轨有个侧向压力．当把内轨降低一定高度后，内外轨有个高度差，火车转弯时就可以让重力与轨道对火车弹力的合力来提供向心力，从而避免了对轨道的侧向压力．由几何知识可知此时的合力当倾角比较小时根据得出

考点：水平圆周运动、离心运动【解析】外轮内轨16、略

【分析】【详解】

高速铁路弯道处由重力和支持力的合力提供向心力，故外轨比内轨高；列车在铁路弯道处即使速度大小不变，至少速度方向变化，有向心加速度．【解析】高有17、略

【分析】【详解】

对任一小球受力分析，受重力和支持力，如图，由重力与支持力的合力提供向心力，则

根据牛顿第二定律，有T=mgtanθ=m=mω2r；则得：v=ω=因为A球的转动半径r较大，则有：vA＞vB，ωA＜ωB．Ta=Tb

【点睛】

解决本题的关键知道小球做匀速圆周运动，靠重力和支持力的合力提供向心力．会通过F合=ma=m比较线速度、角速度的大小．【解析】><=18、略

【分析】试题分析：小球从与球心在同一水平高度的A；B两点由静止开始自由下滑过程中；受到重力和支持力作用，但只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律可求出小球到最低点的速度，然后由向心加速度公式求向心加速度；

根据机械能守恒得：解得最低点的速度为半径大的小球，通过最低点的速度大，根据可知小球通过最低点的向心加速度是相同的．【解析】不相同相同19、略

【分析】【详解】

[1]物体上升高度为h，则重力做负功mgh，重力势能增加mgh.

[2]物体所受合外力为由动能定理：

可得动能变化：

[3]由功能关系除重力以外的力做功衡量机械能变化，由：

可知则机械能增加【解析】mghmahm(a+g)h20、略

【分析】【详解】

[1]滑块向左做减速运动，对杆有压力和向左的滑动摩擦力；

对杆，根据力矩平衡条件，有：

代入数据和，有：

当，即时，拉力达到最小；

[2]滑块从点达到点左侧处过程，根据动能定理，有：

其中：

联立解得：。【解析】3121、略

【分析】【详解】

传送带足够长，故物体末速度为v，由动能定理得Ek=Wf=mv2；运动过程中，物体的加速度为a=μg，由v=μgt可得：t=相对位移为：△x=x传-x物=vt-=所以全过程中物体与传送带摩擦产生内能为：Q=μmg•△x=μmg•=mv2．

【点睛】了解研究对象的运动过程是解决问题的前提，工件从静止到与传送带相对静止这个过程，物块与传送带的位移不等，所以摩擦力对两者做功大小也不等；系统产生的内能等于滑动摩擦力乘以相对位移．【解析】；；22、略

【分析】【分析】

【详解】

[1]小物块滑动过程只有摩擦力做功，故由动能定理可得，滑动摩擦力对小物块做的功为

[2]又有物块质量m未知，故滑动摩擦力对小物块做的功为fx1；传送带速度大于物块速度，故小物块对传送带的相对位移为x=x2-x1

则摩擦生热为Q=fx=f(x2-x1)【解析】四、解答题(共4题，共20分)23、略

【分析】【分析】

【详解】

（1）设小球在Q点时的速度为轨道对小球的弹力为N，小球从P到Q的过程由动能定理

在Q点时

解得