上海市金山区三年（2021-2023）年高考物理一模试题按知识点分层-01力学（基础题）

上海市金山区三年（2021-2023）年高考物理一模试题按知识点分层-01力学（基础题）

一、单选题

1．（2022·上海金山·统考一模）下列物理量在求和运算时遵循平行四边形定则的是（　　）

A．路程 B．电量 C．电势 D．电场强度

2．（2022·上海金山·统考一模）小明从30楼乘电梯下楼，则电梯启动后的短时间内，小明处于（　　）

A．平衡状态 B．超重状态 C．失重状态 D．完全失重状态

3．（2022·上海金山·统考一模）近日，全球首架C919大型客机交付首家用户中国东方航空，并从浦东机场飞抵虹桥机场。客机在空中水平匀速飞行时，空气对它的作用力方向（　　）

A．竖直向上 B．竖直向下 C．斜向上 D．斜向下

4．（2022·上海金山·统考一模）光滑圆弧固定，小球在图示恒力F作用下从最高点下滑的过程中，F（　　）

A．一直做正功 B．先做正功后做负功

C．一直做负功 D．先做负功后做正功

5．（2022·上海金山·统考一模）月球在逐渐远离地球，大约几亿年后月球公转轨道半径会增加约10%，则地月之间的万有引力会（　　）

A．增加约10% B．减小约10% C．减小约17% D．减小约23%

6．（2022·上海金山·统考一模）如图，甲（虚线）、乙（实线）两列机械波在同一介质中相向传播，某时刻两波的波峰在质点A处相遇。若甲、乙两波的周期分别为T甲、T乙，则（　　）

A．T甲>T乙，A的振动始终加强

B．T甲>T乙，A不是振动加强点

C．T甲<T乙，A的振动始终加强

D．T甲<T乙，A不是振动加强点

7．（2022·上海金山·统考一模）如图，竖直平面内有一大一小两个连续圆形轨道。小物体某次滑行中先后经过两环最高点A、B时的速度分别为vA、vB，加速度分别为aA、aB，不计阻力，则（　　）

A．vA>vB，aA>aB

B．vA>vB，aA<aB

C．vA<vB，aA>aB

D．vA<vB，aA<aB

8．（2022·上海金山·统考一模）小球从高空被竖直向上抛出。以向上为正，若2s内它的平均速度为－5m/s，g取10 m/s2，则上抛的初速度为（　　）

A．5 m/s B．10 m/s C．15 m/s D．25 m/s

9．（2022·上海金山·统考一模）弹簧振子在做机械振动时，按周期性规律变化的物理量是（  ）

A．回复力 B．周期 C．频率 D．振幅

10．（2022·上海金山·统考一模）单摆的摆动属于（　　）

A．匀速运动 B．匀加速运动 C．匀变速运动 D．变加速运动

11．（2022·上海金山·统考一模）如图为一列沿x轴正方向传播的横波某时刻的波形图，质点a、b、c离开各自平衡位置的距离相等，则（　　）

A．a、b质点的位移相同

B．a、b质点的速度相同

C．a、c质点的位移相同

D．b、c质点的速度相同

12．（2022·上海金山·统考一模）刘洋在2021年东京奥运会获得了男子吊环金牌。图a和图b为他保持静止状态的两个姿势及受到吊绳的拉力，则两图中（　　）

A．Fa＞Fb，两绳拉力的合力相同

B．Fa＞Fb，两绳拉力的合力不同

C．Fa＜Fb，两绳拉力的合力相同

D．Fa＜Fb，两绳拉力的合力不同

13．（2022·上海金山·统考一模）如图，一作直线运动的质点在4 s内的s-t图线为半圆弧，质点在该段时间内的平均速度为（　　）

A．0 B．0.5m/s C．1 m/s D．π m/s

14．（2022·上海金山·统考一模）质量为m的物体沿倾角为30°的斜面向下做匀加速运动，下降的高度为H，加速度大小等于重力加速度大小g。此过程中，物体（　　）

A．动能增加了mgH B．机械能增加了mgH

C．动能增加了2mgH D．机械能增加了2mgH

15．（2022·上海金山·统考一模）金山铁路上运行的CRH6F型动车组列车共8节车厢，通常采用4动4拖模式运行（其中4节是动力车厢）。设列车运行过程中的阻力与其速率成正比，每节动车均以相等的额定功率运行，若列车在平直的轨道上采用4动4拖模式匀速行驶的速率为v0，某时刻改为采用1动7拖模式后，列车的速率v随时间t的变化关系可能是（　　）

A． B．

C． D．

16．（2021·上海金山·统考一模）物体做匀速圆周运动时，保持不变的量是（　　）

A．向心力 B．角速度 C．线速度 D．加速度

17．（2021·上海金山·统考一模）如图，气球在水平风力作用下处于静止状态，气球受到的作用力有（　　）

A．1个 B．2个 C．3个 D．4个

18．（2021·上海金山·统考一模）某弹簧振子简谐运动图像如图所示，t1~t2时间内振子（　　）

A．速度增大

B．加速度增大

C．回复力增大

D．机械能增大

19．（2021·上海金山·统考一模）发波水槽中产生一列水波，用一支圆珠笔插入水中，如图所示，笔对波的传播（　　）

A．有影响，水波发生明显衍射现象

B．有影响，水波不发生明显衍射现象

C．无影响，水波发生明显衍射现象

D．无影响，水波不发生明显衍射现象

20．（2021·上海金山·统考一模）小球做自由落体运动，其动能Ek与离地高度h的关系图象是（　　）

A． B． C． D．

21．（2021·上海金山·统考一模）嫦娥五号探测器成功在月球表面获取了月土样本，若月球表面的重力加速度为g0，则离月面高度等于月球半径处的重力加速度为（　　）

A．2g0 B．g0 C．4g0 D．g0

22．（2021·上海金山·统考一模）如图，两个摆长相同的单摆一前一后悬挂在同一高度，虚线表示竖直方向，分别拉开一定的角度（都小于5°）同时由静止释放，不计空气阻力。沿两单摆平衡位置的连线方向观察，释放后可能看到的是（　　）

A． B． C． D．

23．（2021·上海金山·统考一模）若超市的自动门（阴影部分）移动时所受合力大小恒为40N，开门过程共右移1.6m，如图所示。已知门的质量为25kg，宽为1.6m，则开门所用的时间是（　　）

A．1s B．1.41s C．2s D．2.83s

二、填空题

24．（2022·上海金山·统考一模）物体保持______状态的性质，叫惯性。作用在物体上的外力一定的情况下，______，所以说质量是惯性的量度。

25．（2022·上海金山·统考一模）某单摆的摆长为L，摆球质量为m，重力加速度为g。该单摆做简谐振动过程中，摆球势能的变化周期为______________________；摆线与竖直方向α时，其回复力大小为______________________。

26．（2022·上海金山·统考一模）用如图模型研究斜拉桥的平衡：细杆CD固定在地面，从质量为m的均匀平板正中央空洞内穿过。通过两根轻质细线CA、CB将平板水平悬挂，与竖直方向夹角分别为30°、60°。则CB绳对平板的拉力大小为______________________；保持平板水平不动，逐渐缩短CB线，使悬挂点B左移，CB绳对平板的拉力将______________________（选填“变大”“变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”）。

27．（2022·上海金山·统考一模）如图为某种混凝土搅拌机的传动机构，A轮的齿数为N1，B轮的齿数为N2。当A轮顺时针转动，将带动B轮沿______方向转动，A轮和B轮的角速度之比为________。

28．（2022·上海金山·统考一模）2021年10月16日，神舟十三号载人飞船顺利将3名航天员送入太空。设飞船在预定轨道处由地球产生的重力加速度大小为g1，地球表面重力加速度大小为g，则g1______g（选填“＞”、“＝”或“＜”）；飞船在低轨道绕地球运动时的速率比它在高轨道运动时的速率______。（选填“大”或“小”）

29．（2021·上海金山·统考一模）一辆速度为16m/s的汽车，从某时刻开始刹车，以2m/s2的加速度做匀减速运动，则2s后汽车的速度大小为___________m/s，经过10s后汽车离开刹车点的距离为___________m。

三、解答题

30．（2022·上海金山·统考一模）如图a所示，水平面与斜面在B处平滑连接，斜面上的C端处安装有轻弹簧。质量为m=1kg小物块被斜向上α=37°的恒力F作用下从A位置静止开始向右运动，到达B点后撤去恒力F。小物块从A点出发到速度第一次减为零的过程，其动能Ek、重力势能Ep（以水平面为零势能面），弹簧弹性势能E随小物块路程s的变化如图b三条图线所示。

（1）请判断三条图线各表示哪个能量；

（2）求小物块在水平面上运动的加速度a；

（3）求斜面的倾斜角β；

（4）求图b中D点表示的能量大小。

31．（2022·上海金山·统考一模）如图，过山车模型轨道由半径R＝1.6m的圆弧AB、半径r＝0.4m的半圆弧BCD与半径R＝1.6m的半圆弧DEF组成。小车（视为质点）可在轨道上无摩擦滑行，取g＝10m/s2。

（1）为保证小车可以沿轨道滑行，小车在A点处的速度至少多大？

（2）若小车到达F点时速率为4m/s，沿竖直轨道运动继续运动，车处于完全失重状态的时间是多少？

（3）若小车在E点速率为，某同学估算得到：小车从E点开始继续向右滑行0.16m的路程所用时间约。请对此估算的合理性做出评价。

32．（2021·上海金山·统考一模）质量m=1kg的小物块在沿光滑斜面向上的力F作用下，从长斜面底端以一定初速度沿斜面向上运动。经过0.4s沿斜面上滑了1.2m，以斜面底端为零势能面，其动能Ek和重力势能Ep随位移的变化关系如图线①和②所示。g取10m/s2。求：

(1)物块的初速度和斜面的倾角；

(2)力F的大小；

(3)试通过计算证明：机械能改变量等于除重力以外其他力做的功；

(4)若经过0.4s后撤去拉力F，在图中画出小物块沿斜面上滑过程中动能和重力势能随位移的变化图线。（标出关键点的坐标）

参考答案：

1．D

【详解】路程、电量、电势是标量，求和运算时不遵循平行四边形定则；而电场强度是矢量，求和运算时遵循平行四边形定则。

故选D。

2．C

【详解】电梯向下启动时，小明有向下的加速度，加速度大小小于重力加速度，因此小明处于失重状态。

故选C。

3．A

【详解】客机发动机的推力来自吸收周围空气加热后快速喷出产生的反作用力，客机在空中水平匀速飞行时，受到阻力、升力、推力都来自空气，三者合力与重力平衡，所以空气对它的作用力方向竖直向上。

故选A。

4．B

【详解】小球速度方向与力F方向的夹角由锐角逐渐变为钝角，力F对小球先做正功后做负功。

故选B。

5．C

【详解】依题意，设开始初期月球公转轨道半径为，则它们之间的万有引力

几亿年后月球公转轨道半径会增加约10%，则有

即地月之间的万有引力会减小约17%。

故选C。

6．D

【详解】甲乙两波在同一介质中，波速相同，由图可知

由

可知

两波频率不同，A不是振动加强点。

故选D。

7．D

【详解】A点高于B点，有

不计阻力，小物体在A、B两点机械能相等，有

则

由

可知

故选D。

8．A

【详解】设小球的初速度为v0，后的速度为

小球抛出后做竖直上抛运动，根据匀变速直线运动的平均速度公式，有

代入数据，得

解得

 故选A。

9．A

【详解】A．简谐运动的回复力：F=-kx，是周期性变化的，故A正确；

B．简谐运动的周期是完成一次全振动的时间，是固定的，故B错误；

C．简谐运动的频率是单位时间内完成全振动的次数，故固定的，故C错误；

D．简谐运动的振幅是振子偏离平衡位置的最大距离，是固定的，故D错误。

故选A。

10．D

【详解】单摆摆动时，加速度和速度都不断变化，则属于变加速运动。

故选D。

11．B

【详解】A．a、b质点的位移大小相同，但是方向不同，则位移不同，选项A错误；

B．a、b质点的速度大小和方向都相同，则速度相同，选项B正确；

C．a、c质点的位移大小相同，但是方向不同，则位移不同，选项C错误；

D．b、c质点的速度大小相同，但是方向相反，选项D错误。

故选B。

12．C

【详解】保持静止状态的两个姿势，人均处于平衡状态，受到的合外力为零，则两绳拉力的合力均与重力等大反向，即两绳拉力的合力相同。

两绳拉力的合力相同，则Fa与Fb竖直方向的分力相同，则

Fa＜Fb

故选C。

13．A

【详解】由图知，4 s内的位移为

则质点在该段时间内的平均速度为

故选A。

14．C

【详解】AC．物体受的合外力为

F=ma=mg

根据动能定理可知，动能增加

选项A错误，C正确；

BD．根据牛顿第二定律

解得

F1=mg

则机械能增加了

选项BD错误。

故选C。

15．B

【详解】设每节动车的功率为P，每节车厢受阻力为f，若列车在平直的轨道上采用4动4拖模式匀速行驶的速率为v0，则

4P=8fv0=8kv02

若某时刻改为采用1动7拖模式后，功率变为P，则根据P=Fv可知，此时牵引力小于阻力，动车组做减速运动，随速度的减小，牵引力变大，根据

8f-F=8ma

可知，加速度减小，当加速度减为零时，则

P=8fv′=8kv′2

则

故选B。

16．B

【详解】A D. 物体做匀速圆周运动时，向心力和向心加速度大小不变，方向指向圆心不断变化，故AD错误；

B.做匀速圆周运动的物体，角速度不变，是恒量，故B正确；

C.做匀速圆周运动时，线速度大小不变，方向沿圆周的切线方向不断变化，故C错误。

故选B。

17．D

【详解】对气球受力分析，气球受到重力、绳子的拉力、风吹气球的力和空气浮力。

故选D。

18．A

【详解】由图可知，在t1~t2时间内振子从正向最大位移向平衡位置运动，故速度增大，加速度和回复力减小，机械能不变。

故选A。

19．C

【详解】ABCD．发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长相差不多，圆珠笔的尺寸跟水波的波长差不多，故能发生明显的衍射现象，对水波的传播无影响，C正确。

故选C。

20．C

【详解】ABCD．设小球释放时离地高为H，则自由下落的位移为H-h，据动能定理有

对比图象可知，C正确。

故选C。

21．D

【详解】月球表面的重力加速度为g0，则探测器在月球表面受到的引力等于重力，有

离月面高度等于月球半径处的重力

联立两式可得

故ABC错误。D正确。

故选D。

22．C

【详解】因两个单摆的摆长相同，根据单摆周期公式，可知两个单摆的周期相同，两摆同时由静止释放，应同时到达平衡位置，同时到达右边最大位移处。

故选C。

23．C

【详解】ABCD．由于开门过程是从静止开始启动，最后又静止，故整个开门过程可看成从静止开始做匀加速直线运动至最大速度，然后做匀减速直线运动至静止，由对称性可知，两个过程的加速度大小相等，时间相等，位移相等，由牛顿运动定律可得

设开门时间为t，则加速时间为，由运动学公式可得总位移

代入数据可解得t=2s，故C正确。

应选C。

24．     匀速直线运动状态或静止状态

     质量越大的物体的运动状态越不易改变

【详解】[1][2]物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性；作用在物体上的外力一定的情况下，质量越大的物体运动状态越不易改变，所以说质量是惯性的量度。

25．          mgsinα

【详解】[1]单摆势能变化的周期为

[2] 摆线与竖直方向α时，其回复力大小为

26．          变大

【详解】[1]对平板根据平衡条件

联立解得

[2]设CB绳与竖直方向夹角为，根据平衡条件

联立解得

使悬挂点B左移，则由60°逐渐减小，则CB绳拉力变大。

27．     逆时针     N2:N1

【详解】[1]当A轮顺时针转动，将带动B轮沿逆时针方向转动；

[2]两轮的齿数之比等于半径之比，则

两轮边缘的线速度相等，根据

v=ωr

可得，A轮和B轮的角速度之比为

28．     ＜     大

【详解】[1]根据

因飞船在预定轨道处的轨道半径大于地球的半径，可知飞船在预定轨道处由地球产生的重力加速度大小g1小于地球表面重力加速度大小g，即

g1<g

[2]根据

可得

可知，飞船在低轨道绕地球运动时的速率比它在高轨道运动时的速率大。

29．     12     64

【详解】[1]汽车减速运动的初速度v０=16m/s，加速度为a=-2m/s2，则t1=2s后的速度为

[2]汽车实际运动的最大时间

则10s后汽车离开刹车点的距离

30．（1）见解析；（2）；（3）；（4）

【详解】（1）小物块在恒力作用下运动至B点，从B点沿斜面向上匀减速运动，当路程为1.8m时与弹簧接触，根据动能定理可知，小物块动能随路程先均匀增大，再均匀减小，故图线①表示小物块动能；当路程为2.2m时，小物块动能为零，小物块的重力势能和弹簧的弹性势能最大，重力势能表达式为

可知，路程为1m后重力势能随高度以及路程均匀增大，故图线②表示小物块的重力势能，AB距离为1m；图线③表示的能从1.8m至2.2m从零开始增大至最大，故图像③表示弹簧的弹性势能。

（2）由图线可知，路程1m时小物块的动能为8J，此时小物块速度为

由

小物块在水平面上运动的加速度为

（3）1~1.8m路程内，小物块的重力势能增加4J，根据

斜面的倾斜角为

（4）由图线①可知，1~1.8m路程内，小物块的动能从8J减小至4J，根据动能定理

得

说明斜面摩擦力为0，斜面光滑。

由图线②可知，路程为2.2m时，小物块的重力势能为6J。路程从1m~2.2m过程中，小物块与弹簧组成的系统机械能守恒，则

图b中D点的弹性势能为

31．（1）vA＝2m/s；（2）0.8s；（3）见解析

【详解】（1）为保证小车可以沿轨道滑行，小车过最高点C时轨道对其最小弹力应恰好为零。

 根据

得到

vC＝＝2 m/s

小车从A到C的过程中，因为只有重力做功，所以小车机械能守恒。 以A处为零势能面，则

mvA2＝mvC2＋mg（R＋r）

代入数据得

vA＝2m/s

（2）小车从F点向上做竖直上抛运动

t上升＝t下降＝＝0.4s

处于完全失重状态的时间是0.8s。

（3）小车向右滑行0.16m的过程中，设在圆弧上高度上升了h，这段圆弧对应的圆心角为α=0.1弧度。则

α＝0.1×≈5.73°

h＝R－R cosα＝8×10-3m

小车从E到F的过程中，只有重力做功，小车机械能守恒。

以E处为零势能面，则

mvE2＝mvF2＋mgh

代入数据，得

vF≈6.92m/s

vE＝4m/s≈6.93m/s

可得

vE≈vF

即可将小车的运动近似看作匀速圆周运动。（也可将小车的运动近似看作匀速直线运动）

所以

t＝＝s＝s

该同学的推理合理。

32．(1)2m/s，30°；(2)10N；(3)见解析；(4)见解析

【详解】(1)根据

Ek0=mv02

得初速度

v0=2m/s

根据

Ep=mgh=mgssinθ

得斜面倾角

θ=30°

(2)由匀变速运动规律

s=v0t+at2

代入数据，得

a=5m/s2

物块受力如图所示

根据牛顿第二定律，得

F-mgsinθ=ma

解得

F=10N

(3)除了重力仅F对物体做功

WF=Fs=10×1.2J=12J

初始位置机械能

E0=Ek0+Ep0=(2+0)J=2J

0.4s末时

v1=v0+at=4m/s

即动能

Ek1=mv12=8J

0.4s末位置机械能

E1=Ek1+Ep1=(8+6)J=14J

机械能改变量

ΔE=E1-E0=12J

即得

ΔE=WF

(4)0.4s后，受力分析，根据牛顿第二定律得

由位移速度公式得

解得

则位移为

由机械能守恒得

根据以上数据作图如下