2020-2021学年张家口市宣化一中高一上学期期末物理试卷_附答案解析

2020-2021学年张家口市宣化一中高一上学期期末物理试卷
一、单选题（本大题共13小题，共30.0分）
1.下列物理量是矢量的为()
A. 周期
B. 转速
C. 线速度
D. 角度
2.下列说法正确的是()
A. 轻小的物体一定能看成质点
B. “北京时间12点整”指的是时间
C. 一块砖平放、侧放、立放时，其重心在砖内的位置不变
D. 对物体运动的描述与参考系的选择无关
3.以下说法正确的是：()
①牛顿第一定律不能通过现实中的实验来验证
②质点是理想化的物理模型，质量小、体积小的物体一定可以当作质点
③米、秒、力是一组属于国际单位制的基本单位
④卡文迪许通过扭称实验测出了万有引力常量
⑤摩擦力的方向一定跟物体的运动方向在同一直线上．
A. ①②④
B. ①②③
C. ①④
D. ②⑤
4.关于速度和加速度，下列说法正确的是()
A. 物体具有加速度时，物体的速度一定增大
B. 物体的速度为零时，物体的加速度也一定为零
C. 物体的速度变化越大，物体的加速度一定越大
D. 物体的速度变化率越大，物体的加速度一定越大
5.以下关于速度概念的说法正确的是()
A. 子弹以900m/s的速度从枪口射出，指的是平均速度
B. 汽车在宜龙公路上的行驶速度约为30km/ℎ，指的是平均速度
C. 某城区道路汽车的限速为40km/ℎ，指的是平均速度
D. 比较汽车和火车从上海开往北京的行驶快慢，应比较它们的瞬时速度
ℎ时，它的动能大小等于6.质量为m的物体从高ℎ处自由落下，不计空气阻力，当它下落到高度为1
4
()
A. mgℎ
B. 1
4mgℎ C. 1
2
mgℎ D. 3
4
mgℎ
请阅读下列材料，回答下列各题．
2017年6月28日，宁高城际二期首列列车入驻由中铁四局承建的南京市高淳区车辆段．宁高城际工程车辆总共为12列车，3辆编组，B型车体，设计时速为120km/ℎ.宁高二期的高淳段全线设6座车站，从宁高一期翔宇路南站接出，经江宁、溧水、高淳三个区，至高淳站，线路全长约52.39公里．
7. 在列车正常行驶时，以列车为参考系()
A. 轨道边的树是静止的
B. 轨道边的树向后运动
C. 坐在座位上的乘客是运动的
D. 沿与轨道平行的公路上行驶的汽车一定是运动的
8. 材料中的“全长52.39公里”“时速120km/ℎ”指的是()
A. 路程和平均速度
B. 位移和平均速度
C. 路程和瞬时速度
D. 位移和瞬时速度
9. 根据材料介绍，乘高铁从翔宇路南站到高淳站需要的时间约为()
A. 0.5ℎ
B. 0.8ℎ
C. 1.2ℎ
D. 1.5ℎ
10. 为了判断列车的运动情况，将一个小球悬挂在列车的车顶上，小球相对于列车稳定时如图所示，
由此可判断列车正在()
A. 加速
B. 减速
C. 匀速
D. 静止
11. 如图所示，用水平力F将物体压在竖直墙壁上，保持静止状态，物体所受的摩
擦力的大小()
A. 随F的增大而增大
B. 随F的减小而减小
C. 等于物体重力的大小
D. 可能大于物体重力的大小
12. 已知两个共点力的合力为50N，分力F1的方向与合力F的方向成30°角，分力F2的大小为30N.则
()
A. F1的大小是唯一的
B. F2的力向是唯一的
C. F2可取任意方向
D. F1有两个可能的大小
13. 一辆卡车在丘陵地区以不变的速率行驶，地形如图，图中卡车对地面的压力最小处是()
A. a处
B. b处
C. c处
D. d处
二、多选题（本大题共5小题，共15.0分）
14. 一玩具小车在粗糙水平地面上以一定的初速度匀减速刹车．若已知小车在第1s内位移为8.0m，
在第3s内位移为0.5m.则下列说法正确的是()
A. 小车的加速度大小一定为4.0m/s2
B. 小车的加速度大小一定为3.75m/s2
C. 小车在第0.5s末速度一定为8.0m/s
D. 小车在第2.5s末速度一定为0.5m/s
15. 如图所示，平板车置于水平地面上，人站在平板车上保持静止，下列说法
正确的是()
A. 人所受的重力与平板车对人的支持力是一对平衡力
B. 平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对平衡力
C. 人所受的重力与人对平板车的压力是一对作用力与反作用力
D. 平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对作用力与反作用力
16. 将相距距离L=1m与地面成37°角的两平行导轨放入磁感应强度B=1T的匀强磁场中，磁场垂
直于两导轨平面向上，在两导轨底端之间连接有阻值为R=9Ω的电阻，在导轨上有一质量为m= 1kg，阻值为r=1Ω的导体棒，现给导体棒施加平行于导轨斜向上的拉力F(如图甲)，使之从静止开始运动，其运动中受到的拉力F与速度的倒数1
的关系如图乙，则下列说法正确的是()
v
A. 导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1
B. 导体棒以恒定加速度运动
C. 拉力F的功率等于70w恒定不变
D. 导体棒运动达到稳定后电阻R上的热功率为9W
17. 如图所示，两相同物块分别放置在对接的两固定斜面上，物块处
在同一水平面内，之间用细绳连接，在绳的中点加一竖直向的上
拉力F，使两物块处于静止状态，此时绳与斜面间的夹角小于90°。

当增大拉力F后，系统仍处于静止状态，下列说法正确的是()
A. 绳受到的拉力变大
B. 物块与斜面间的摩擦力变小
C. 物块对斜面的压力变小
D. 物块受到的合力不变
18. 如图所示，用长为l的杆固定着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则
下列说法中正确的是()
A. 小球在圆周最低点时所受的合力一定竖直向下
B. 小球在最高点时杆对小球可能产生向上的支持力
C. 若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点的速率为√gl
D. 小球过最低点时处于超重状态
三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）
19. 某轻质弹簧的弹力大小与其长度的关系如图所示，则：
(1)弹簧的原长为______cm；
(2)弹簧的劲度系数为______N/m；
(3)图中x1的值应为______cm。

20. 一物块以一定的初速度沿斜面向上滑出，利用速度传感器可以在计算机的屏幕上得到其速度大
小随时间的变化关系的图象如图所示，求：
(1)物块下滑的加速度的大小a=______；物块向上滑行的最大距离s=______．
(2)物块与斜面间的动摩擦因数______．
四、实验题（本大题共2小题，共8.0分）
21. 在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中，某同学打出了一条纸带，O、A、B、C、D几个相
邻的计数点的时间间隔为0.1s，用刻度尺量得各段长度如下；OA=1.48cm，AB=1.91cm，BC=
2.31cm，CD=2.70cm。

(1)通过分析纸带数据，可判断在实验误差范围内小车在做______直线运动(填“匀加速”或“匀减
速”)。

(2)计数点C对应的速度大小为v c=______m/s(保留两位有效数字)。

(3)小车的加速度大小a=______m/s2(用逐差法计算，结果保留两位有效数字)。

22. 如图所示，某同学借用“探究加速度与力的关系的实验装置”完成以下实验：他在气垫导轨上
安了一个光电门B，滑块上固定一宽度为d的遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处静止释放。

(1)气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。

它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。

空气再由导
轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑块内表面之间形成很薄的气垫层。

滑块就浮在气垫层上，与轨面脱离接触。

实验前应该调节支脚上螺母使气垫导轨______(选填“水平”、“左高右低”或“左低右高”)。

(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间为t，还测得A、
B间的距离为L，则滑块的加速度为______(用d、L和t表示)。

(3)为了减小实验误差，下列措施正确的一项是______(请填写选项前对应的字母)。

A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B.应使光电门B与释放滑块的位置A的距离近一些
C.遮光条要宽一些
D.应使滑轮与滑块间的细线与气垫导轨平行
(4)改变钩码的质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，若在进行处理数据
图象，则该图象是______(请填写选项前对应的字母)。

时在直角坐标系中作出了t2−1
F
A.抛物线
B.过原点的倾斜直线
C.不过原点的倾斜直线
D.双曲线
(5)若测得(4)中图线的斜率为k，还可以求得滑块的质量为______(用d、L和k表示)。

五、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
23. 如图所示，质量0.5kg，长1.2m的金属盒AB，放在水平桌面上，它
与桌面间动摩擦因数μ=1
，在盒内右端B放着质量也为0.5kg，半径
8
为0.1m的弹性球，球与盒接触面光滑。

若在A端给盒以水平向右的冲量1.5N⋅s，设盒在运动中与球碰撞时间极短，且无能量损失，求：
(1)盒从开始运动到完全停止所通过的路程是多少；
(2)盒从开始运动到完全停止所经过的时间是多少。

24. 如图所示，把一个质量为8Kg的物体A放在倾角37°的光滑斜面上，并
对物体A施加一个水平方向的作用力F.要使物体保持静止状态，求力F
的大小，并求出此时物体对斜面的压力大小。

重力加速度取
10m/s2(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
25. 在矩形区域abcd中，存在如图所示的磁场区域(包括边界)，规定磁场方向垂直纸面向里为正，
.重力可忽略不计的正粒子从d点沿dc方向以其中bc=2ab=2L、e为bc边界上的一点，且ce=L
2
初速度v0射入如图所示的周期性变化的磁场，已知粒子的比荷为k。

求：
(1)如果在t=0时刻射入磁场的粒子经小于半个周期的时间从边界上的e点离开，则磁场的磁感应强
度B0应为多大？
(2)如果磁场的磁感应强度B0=2v0
，在bc边的右侧加一垂直bc边向左的匀强电场，t=0时刻射入磁
kL
场的粒子刚好经过T0后垂直bc边离开磁场，经过一段时间又沿dc边从d点离开磁场区域，则电场强度E以及粒子在电场中的路程x分别为多大？(T0未知，用k，L，v0表示)
(3)如果磁场的磁感应强度B0=2v0
，欲使在小于半个周期的任意时刻射入磁场的粒子均不能由ad边
kL
离开磁场，则磁场的变化周期T0应满足什么条件？
参考答案及解析
1.答案：C
解析：解：A、周期只有大小没有方向、运算时遵循代数加减法则，是标量，故A错误；
B、转速只有大小没有方向、运算时遵循代数加减法则，是标量，故B错误；
C、线速度既有大小又有方向，运算时遵循平行四边形定则，是矢量，故C正确；
D、角度只有大小没有方向、运算时遵循代数加减法则，是标量，故D错误。

故选：C。

矢量是既有大小又有方向、运算时遵循平行四边形定则的物理量，标量是只有大小没有方向、运算时遵循代数加减法则的物理量。

本题要能抓住矢量与标量的区别：矢量有方向，运算时遵循平行四边形定则，标量运算时遵循代数加减法则，能正确区分物理量的矢标性。

2.答案：C
解析：解：A、要看所研究问题的性质，看物体的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略，与物体的大小无关；如研究分子的转动时，分子也不能看做质点．故A错误；
B、.“北京时间12点整”是时间轴上是一个点，其实指的是时刻．故B错误；
C、一块砖平放、侧放、立放时，其重心在砖内的位置不变．故C正确；
D、参考系，是指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系，对物体运动的描述与参考系的选择有关．故D错误，
故选：C
要看所研究问题的性质，看物体的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略；参考系的选取是任意的；时间是时间轴上的一段，而时刻是时间轴上的点；参考系，是指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系．
该题考查质点、参考系、时间与时刻等物理学的基础概念，属于对基础知识点的考查，在平时的学习过程中多加积累即可．
3.答案：C
解析：解：①牛顿第一定律是以可靠的事实为基础，并通过逻辑推理得来的，即是依靠理想实验得来的，故①正确；
②只要物体的形状和大小对研究问题没有影响或者影响可以忽略不计时物体就可以当作质点，与物体的体积的大小无关．故②错误；
③米、秒、千克是一组属于国际单位制的基本单位，力不是基本单位，故③错误；
④卡文迪许通过扭称实验测出了万有引力常量，故④正确；
⑤静摩擦力的方向可以与运动方向可以不再同一条直线上，如用手握住杯子，使杯子在水平方向运动，静摩擦力方向与运动方向垂直，故⑤错误．
故选：C
质点是人们为了研究问题的方便而忽略物体的形状和大小而人为引入的一个理想化模型，只要物体的形状和大小对研究问题没有影响或者影响可以忽略不计时物体就可以当作质点，与物体的体积的大小无关．牛顿第一定律是以可靠的事实为基础，并通过逻辑推理得来的，即是依靠理想实验得来的，卡文迪许通过扭称实验测出了万有引力常量，摩擦力的方向可以与运动方向成任意角度．
牛顿第一定律不是对所有的参考系都适用，当物体的形状和大小对研究问题没有影响或者影响可以忽略不计时物体就可以当作质点，与物体的体积的大小无关．
4.答案：D
解析：解：A、物体加速度与速度方向相反时，物体做减速运动，速度一定减小，故A错误。

B、速度为零时，加速度不一定为零，如汽车在启动的瞬间速度为零，但加速度不为零，故B错误。

C、加速度是描述速度变化快慢的，速度变化大，所用时间长，加速度不一定大，故C错误。

D、速度变化的快，即速度变化率大，说明加速度一定大，故D正确。

故选：D。

加速度是描述速度变化快慢的物理量，其大小取决于速度变化与时间比值，与速度大小以及速度变化的大小均无关。

此题考查对加速度的理解，要注意明确加速度是由合外力决定的，与速度大小无关；只可以与速度一起决定物体的运动性质。

5.答案：B
解析：解：A、弹以900m/s的速度从枪口射出，指的是瞬时速度。

故A错误。

B、汽车在宜龙公路上的行驶速度约为30km/ℎ，是一过程中的速度；故指的是平均速度；故B正确；
C、限速是限制任意时刻的速度；故所限为瞬时速度；故C错误；
D、比较汽车和火车从上海开往北京的行驶快慢，比较的是一过程中的速度；故应比较它们的平均速度；故D错误；
故选：B。

平均速度不一定等于速度的平均值．瞬时速率是瞬时速度的大小．物体经过某一位置的速度是瞬时速度．物体在某一过程上的速度是指平均速度
本题要注意区分平均速度与瞬时速度，关键抓住对应关系：平均速度与一段时间或位移对应，瞬时速度与时刻或位置对应．
6.答案：B
解析：解：设落点处为零势能面，物体下落到1
4ℎ时，重力势能为−mg1
4
ℎ；
则由机械能守恒可得：0=−mg1
4
ℎ+E K；
解得：E K=1
4
mgℎ；故ACD错误，B正确；
故选：B．
自由落体运动运动只受重力，机械能守恒；由机械能守恒可求得动能大小．
本题考查机械能守恒定律的应用，注意明确下落的高度，进而求出减小的重力势能．
7.答案：
解析：
参考系指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系。

本题考查参考系的概念，基础题。

AB.以列车为参考系，即假定列车是不动的，列车向前运动，则树向后运动，故A错误，B正确；
C.人坐在列车里，相对列车是静止的，故C错误；
D.沿与轨道平行的公路上行驶的汽车，如果速度和列车速度保持一致时，则以列车为参考系，汽车是静止的，故D错误。

故选B。

路程即物体运动轨迹的长度，位移是起点指向终点的有向线段；设计时速为120km/ℎ是列车运行的最大速度。

本题考查路程和位移，平均速度和瞬时速度概念的理解，基础题。

路程即物体运动轨迹的长度，位移是起点指向终点的有向线段，所以“全长5239公里”是路程；设计时速为120km/ℎ是列车运行的最大速度，即为瞬时速度，故C正确。

故选C。

根据题意分析列车的运行速度，由t=s
v
计算乘高铁从翔宇路南站到高淳站需要的时间。

本题关键在于确定列车运行的速度。

设计时速为120km/ℎ，即列车运行的最大速度为120km/ℎ，根据v=s
t
，乘高铁从翔宇路南站到高淳
站最少需要的时间t=s
v
=52.39km
120km/ℎ
≈0.4ℎ
根据题意A答案最接近，故A正确；
故选A。

对小球受力分析，判断出列车加速度的方向，然后根据列车加速度方向与速度方向间的关系判断列车的运动性质。

本题考查了判断列车的运动性质，根据图示情景判断出列车的速度方向与加速度方向间的关系即可正确解题。

对小球受力分析，由图示可知，小球受到沿绳子向上的拉力、竖直向下的重力作
用，小球所受合外力水平向左，小球的加速度水平向左，由于小球相对列车静止，
则列车的加速度水平向左，列车速度水平向左，加速度方向与速度方向相同，
因此列车做加速运动，故A正确，BCD错误；
故选A。

11.答案：C
解析：解：由题意可知，物体处于静止状态，竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力是一对平衡力；根据二力平衡的条件可知，物体受到的摩擦力和重力大小相等，只要物体静止，摩擦力与F的大小无关．
故选：C．
物体在竖直方向上受到重力和墙壁摩擦力的作用，由于物体A处于静止状态，因此物体A处于平衡状态，即物体A在竖直方向上受到的重力和摩擦力是一对力是平衡力．根据二力平衡的条件进行判断即可．
此题考查了二力平衡条件的应用，处于平衡状态的物体受到的力是平衡力的作用，注意在竖直面静止的物体，一般情况下摩擦力等于重力．
12.答案：D
解析：解：已知一个分力有确定的方向，与F成30°夹角，知另一个分力的最小值为Fsin30°=25N 而另一个分力大小大于25N小于30N，所以分解的组数有两组解。

如图所示：
故D正确，ABC错误；
故选：D。

已知合力的大小为50，一个分力F1的方向已知，与F成30°夹角，另一个分力的最小值为Fsin30°= 25N，根据三角形定则可知分解的组数。

解决本题的关键知道合力和分力遵循平行四边形定则，知道平行四边形定则与三角形定则的实质是相同的。

13.答案：C
解析：解：在坡顶：mg−F N=m v2
r ，解得：F N=mg−m v2
r
，可得：F N<mg；
在坡谷：F N−mg=m v2
r ，解得：F N=mg+m v2
r
>mg，所以ac两处时卡车对地面的压力小于bd两
处，因c处对应的半径较小，故c处卡车对地面的压力小于a处压力，即c处卡车对地面的压力最小，故C正确，ABD错误。

故选：C。

汽车速率不变，根据向心力公式以及牛顿第二定律研究卡车经过各点时与地面的作用力的大小关系。

本题关键明确牛顿第二定律在圆周运动中的应用，要注意明确凹形地面和凸形地面上运动时受力的区别，明确向心力来源是解题的关键。

14.答案：AC
解析：解：ABC、根据位移时间公式得，第1s内的位移为：X1=V0t+1
2
at2=8m，第3s内的位移为：
X3−X2=(v0+2a)t+1
2
at2=0.5m，
代入数据得：V0=9.875m/s，a=−3.75m/s2
得：v3=v0+at=−1.375m/s
说明在3s前物体已经停止．
由平均速度公式可知，0.5s末的速度为8m/s，则从0.5s末开始到停止的时间为v
a
，则2s后运动的时间
为：v
a −1.5=8
a
−1.5
采用逆向思维得，2s后到停止的位移为：1
2a(8
a
−1.5)2=0.5m，解得：a=4m/s2.故AC正确，B错
误．
D、0.5s末的速度v从0.5s末开始到停止的时间为：t′=v
a =8
4
s=2s，可知2.5s末的速度为零，故D
错误．
故选：A．
根据匀减速直线运动的位移时间公式列出两个方程，即可求出初速度和加速度．判断出物体在2−3s 之间已经停止，结合运动学公式和平均速度的推论求出物体的加速度．从而得出物体速度减为零的时间．根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出0.5s末的速度．
解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论，并能灵活运用，注意判断3s前汽车已经停止是解题的关键．
15.答案：AD
解析：解：A、人所受的重力与平板车对人的支持力是一对平衡力，故A正确；
BD、平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对作用与反作用力，故B错误；D正确；
C、人所受的重力与人对平板车的压力不是由于相互作用产生的，故不是一对作用力与反作用力，故C错误。

故选：AD。

由牛顿第三定律可知，作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在两个物体上，力的性质相同，它们同时产生，同时变化，同时消失
本题考查牛顿第三定律及其理解。

理解牛顿第三定律与平衡力的区别，知道作用力和反作用力对应两个物体，而平衡力是同一个物体受到的两个力。

16.答案：CD
解析：解：AB、设拉力F的功率为P.图象的斜率k=F
1
v
=Fv=P，可知拉力的功率保持不变．金属
棒从静止开始做加速运动时，由P=Fv知，拉力减小，而ab棒所受的安培力(沿斜面向下)增大，所以导体棒的合力减小，加速度减小，当合力减至零时导体棒做匀速运动，所以导体棒先做加速度减
小的变加速运动，最后做匀速运动．由图知，匀速运动时有1
v
=0.1、F=7N，即得v=10m/s
根据平衡条件得F=mgsin37°+f+B2L2v
R+r
，解得导体棒受到的摩擦力大小f=0，所以导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0，故A、B错误．
C、拉力F的功率P=Fv=7×10W=70W，保持不变，故C正确．
D、导体棒运动达到稳定后做匀速运动，根据平衡条件有F=mgsin37°+BIL，解得I=1A，电阻R 上的热功率P=I2R=12×9W=9W，故D正确．
故选：CD
由图看出，图象的斜率不变，而且斜率k=Fv=P，即等于拉力F的功率，保持不变，由受力情况分
析棒的运动情况．当1
v
=0.1、F=7N时棒匀速运动，由平衡条件和安培力求摩擦力．求得稳定时感应电流，再求电阻R上的热功率．
本题与汽车起动类型相似，关键要正确分析导体棒的受力情况，抓住安培力和拉力的可变性，分析棒的运动情况，知道棒的合力为零时做匀速运动．
17.答案：ACD
解析：
将F分解，分析绳受到的拉力与F的关系，即可判断绳受到的拉力如何变化；分析物块的受力情况，由平衡条件得出物块与斜面间的摩擦力与绳子拉力的关系，以及斜面对物块的支持力与绳子拉力的关系，即可分析支持力和摩擦力的变化情况。

物块处于静止状态，受到的合力不变。

A.将F分解为F1、F2两个分力，如图1所示，由于F1、F2之间的夹角不变，当F增大时，则知绳受到的拉力F1和F2同时增大，故A正确；
BC.对左边物体进行研究，分析受力如图2所示，由平衡条件得
摩擦力f=mgsinα+F1cosβ，F1增大，其他量不变，则f增大；
支持力F N=mg−F1sinβ，F1增大，其他量不变，则F N变小；故B错误，C正确。

D.由题意，物块处于静止状态，受到的合力为零，保持不变，故D正确。

故选ACD。

18.答案：BD
解析：解：A、小球在圆周最低点时受重力及杆的拉力，向心加速度指向圆心，竖直向上，则小球在最低点时所受的合力竖直向上，故A错误；
B、小球在圆周最高点时所受的向心力为重力和杆的拉力的合力，即F+mg=m v2
l
，
当F=0时v=√gl，当小球在最高点时的速度满足时杆对小球产生向上的支持力，故B正确；C、因小球在最高点时杆能对小球产生支撑力，则若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点的速率为0，故C错误；
D、当小球过最低点时，加速度的方向竖直向上，处于超重状态，故D正确。

故选：BD。

物体做圆周运动需要的向心力是由合力提供，而轻杆既可以提供拉力，又可以提供支持力，所以小球到达最高点时的速度可以等于零，根据牛顿第二定律列式判断即可。

本题要注意理解杆子的作用力可以是支持力也可以是拉力，但是绳子的作用力只能是拉力；杆的模型和绳的模型是在高中常遇到的两种基本模型，这两种模型不一样，杆在最高点的速度可以为零，而绳在最高点时的速度必须大于或等于最小速度。

19.答案：1020014
解析：解：(1)由图读出，弹簧的弹力F=0时，弹簧的长度为L0=10cm，即弹簧的原长为10cm，(2)由图读出弹力为F1=20N，弹簧的长度为L1=20cm，弹簧射出的长度为：x1=L1−L0=20−10=0.10m，
由胡克定律得弹簧的劲度系数为：k=F1x
1=20
0.10
N/m=200N/m
(3)弹簧长x1米时，弹力的大小F′=8N 由：k(x1−L0)=F′
代入数据可得：x1=0.14m=14cm。