上海市浦东新区三年（2021-2023）年高考物理一模试题按知识点分层-01力学（基础题）

上海市浦东新区三年（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．（2023·上海浦东新·统考一模）如图，A轮通过摩擦带动B轮匀速转动，两轮间不发生相对滑动，A、B两轮转动周期分别为，边缘的线速度大小分别为，则（　　）

A． B．

C． D．

2．（2023·上海浦东新·统考一模）符合“研究牛顿第二定律”实验结论的图像是（　　）

A． B．

C． D．

3．（2023·上海浦东新·统考一模）静止在货车上的集装箱重，当吊机对箱施加的竖直向上拉力时，箱所受合力为（　　）

A．，竖直向下 B．，竖直向下

C．，竖直向上 D．0

4．（2023·上海浦东新·统考一模）质量为m的“天宫”空间站，绕地球做匀速圆周运动的半径为r，若地球质量为M、半径为R，引力常量为G，则空间站的线速度大小为（　　）

A． B． C． D．

5．（2023·上海浦东新·统考一模）一列横波向右传播，某时刻介质中质点A的位置如图．周期后，质点A位于平衡位置的

A．上方，且向上运动 B．下方，且向上运动

C．上方，且向下运动 D．下方，且向下运动

6．（2023·上海浦东新·统考一模）如图，物块A与斜面B一起水平向左做匀加速运动的过程中，物块A所受的（　　）

A．重力做负功 B．支持力做负功 C．摩擦力做负功 D．合外力做负功

7．（2023·上海浦东新·统考一模）如图，将橡皮筋的结点拉至O点并保持不动。水平移动滑轮C，并保持与竖直方向夹角保持不变。要使绳下悬挂物质量最小，则与竖直方向的夹角与之间满足（　　）

A． B． C． D．

8．（2022·上海浦东新·统考一模）加速度a的定义式是（　　）

A．a= B．a= C．a= D．a=

9．（2022·上海浦东新·统考一模）匀速圆周运动是（　　）

A．匀速运动 B．匀变速运动

C．变加速运动 D．简谐运动

10．（2022·上海浦东新·统考一模）如图所示，武术运动员表演“悟空望路”时在长杆上端保持静止，则杆子对他的作用力方向为（　　）

A．方向1 B．方向2

C．方向3 D．方向4

11．（2022·上海浦东新·统考一模）一物体做匀变速直线运动的s-t图像如图所示，t2为t1、t3的中间时刻，则（　　）

A．AC连线的斜率等于t2时刻的瞬时速度

B．AC连线的斜率等于t3时刻的瞬时速度

C．AB连线的斜率等于t1时刻的瞬时速度

D．AB连线的斜率等于t2时刻的瞬时速度

12．（2022·上海浦东新·统考一模）如图所示，在火星、木星轨道之间有一小行星带。假设小行星只受太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。若某颗小行星A与地球的周期分别为T、T0，公转速度分别为v、v0，则（　　）

A．T>T0，v>v0 B．T>T0，v<v0

C．T<T0，v<v0 D．T<T0，v>v0

13．（2022·上海浦东新·统考一模）如图所示，空调外机用两个支架固定在外墙上。空调外机的重心恰好在支架水平横梁AO和斜梁BO的连接点O上方。横梁、斜梁对O点的作用力分别为F1、F2。不考虑梁的重力，如果换一根更短的斜梁，仍保持O、A两点的位置不变，则（　　）

A．F1变小，F2变小 B．F1变大，F2变大

C．F1变小，F2变大 D．F1变大，F2变小

14．（2022·上海浦东新·统考一模）如图所示，跳跳杆底部装有一根弹簧，小孩和杆的总质量为m。忽略空气阻力，则小孩从最高点由静止竖直下落到最低点的过程中（　　）

A．速度不断减小

B．加速度不断变大

C．弹力做的负功总小于重力做的正功

D．到最低点时，地面对杆的支持力一定大于2mg

15．（2022·上海浦东新·统考一模）如图1所示，水平桌面上有一算盘。算珠可穿在固定的杆上滑动，算珠与杆之间的动摩擦因数为0.1。使用时发现某一根杆上有A、B两颗算珠未在归零位。A、B相隔s1＝3.5cm，B与上边框相隔s2＝2cm。现用手指将A以某一初速度拨出，在方格纸中作出A、B运动的v–t图像如图2所示（实线代表A，虚线代表B）。忽略A、B碰撞的时间，g取10m/s2，则（　　）

①A能回到自己的归零位；②A不能回到自己的归零位；

③B能回到自己的归零位；④B不能回到自己的归零位。

A．结论①③正确 B．结论①④正确

C．结论②③正确 D．结论②④正确

16．（2021·上海浦东新·统考一模）某人骑自行车沿长直坡道以25km/h的速度向下做匀速直线运动，车把上悬挂一个水杯，其受力示意图符合实际的可能是（　　）

A． B． C． D．

17．（2021·上海浦东新·统考一模）甲、乙两位同学玩跷跷板，当乙离开地面缓慢上升的过程中，跷跷板对乙的作用力（　　）

A．对乙做正功 B．对乙不做功

C．大小逐渐增加 D．方向垂直于板面向上

18．（2021·上海浦东新·统考一模）如图所示，水平放置的弹簧振子在A、B之间作简谐运动，O是平衡位置；以向右为正方向，其振动图像如图所示，则（　　）

A．AO间的距离为4cm

B．0.1s末，小球位于A点

C．0.2s末，小球有正方向的最大速度

D．0.2s~0.3s，小球从O向A做减速运动

19．（2021·上海浦东新·统考一模）将一个小球以v0 = 15m/s的初速度竖直向上抛出，不计空气阻力，取g = 10m/s2，则抛出后第2秒内小球的（　　）

A．加速度为0 B．位移为2.5m C．速度变化为0 D．平均速度为0

20．（2021·上海浦东新·统考一模）如图所示，用光电门传感器和力传感器研究小球经过拱桥最高点时对桥面压力FN的大小与小球速度的关系。若光电门测得小球的挡光时间t，多次实验，则t越短（　　）

A．FN越小，且大于小球重力

B．FN越大，且大于小球重力

C．FN越小，且小于小球重力

D．FN越大，且小于小球重力

21．（2021·上海浦东新·统考一模）已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，玉兔号月球车质量m = 140kg，玉兔号月球车在月球上所受重力约为（　　）

A．1400N B．277N C．69N D．28N

22．（2021·上海浦东新·统考一模）甲、乙两辆车从同一地点同时出发，在同一平直公路上做直线运动，开始一段时间内两辆车的v-t图像如图所示，曲线表示甲车的，直线表示乙车的（　　）

A．在0~t3时间内，两车一定相遇7次

B．在t1时刻，甲车的加速度比乙车的小

C．在t2~t3时间内，甲车的位移比乙车的大

D．在0~t1时间内，甲乙两车的平均速度相等

23．（2021·上海浦东新·统考一模）放在地面上的箱子，在竖直向上的力F作用下由静止开始运动，运动过程中箱子的机械能E与其位移h关系图像如图所示，其中O~A为直线，A~B为曲线，B~C为水平直线。不计空气阻力（　　）

A．O~h1过程中力F逐渐增大

B．h1~h2过程中箱子的动能一直增加

C．h2~h3过程中箱子的动能一直减小

D．h2~h3过程中力F大小不变等于重力

24．（2021·上海浦东新·统考一模）在用DIS探究超重和失重的实验中，某同学蹲在压力传感器上完成一次起立动作，在计算机屏幕上得到压力传感器示数F随时间t变化的图像如图所示，则此过程该同学重心的运动速度v随时间t变化的图像最接近图（　　）

A． B．

C． D．

二、填空题

25．（2023·上海浦东新·统考一模）如图，水面上的S是波源，为两块固定挡板，能观察到水面上的树叶发生振动，是因为波发生了__________（选填“干涉”或“衍射”）现象，为了使树叶停止振动，可__________（选填“增加”或“减小”）波源S的频率。

26．（2023·上海浦东新·统考一模）某物体以的初速度竖直上抛，不计空气阻力，则内的路程为__________m，内的平均速度为__________。（g取）

27．（2022·上海浦东新·统考一模）如图所示，将摆长为L的单摆摆球拉离平衡位置一个很小的角度到A点后由静止释放，重力加速度为g，则摆球从A第一次运动到最左端B所用的时间为_________；若将该装置从上海移到广州进行同样的操作，上述运动时间将_________。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

28．（2022·上海浦东新·统考一模）一根均质绳，右端固定，一人拿着左端的S点上下振动，t＝0时刻起振，产生一列向右传播的机械波，某时刻该波的波形如图所示。已知波源的振动周期为T，分析可知波源已振动的时间为__________，波源的起振方向__________（选填“向上”或“向下”）

29．（2021·上海浦东新·统考一模）如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t = 0时刻的波形图，质点A此时的加速度方向为__________，经0.3s质点A第一次经过平衡位置向上运动，则该波波速v = __________m/s。

30．（2021·上海浦东新·统考一模）光滑水平转台可绕其中心的光滑轴OO′在水平面内转动，一质量为m的小物块放在转台上，橡皮筋一端与小物块连接，另一端套在光滑轴OO′上。转台静止时，橡皮筋刚好伸直处于原长L0，现让转台以角速度ω匀速转动，稳定后橡皮筋长度为L，则L_____L0（选填“>”、“<”或“=”），此时小物块的动能为__________。

三、解答题

31．（2023·上海浦东新·统考一模）如图，粗细相同的水平直杆与圆弧杆BC在B点平滑连接，固定在竖直平面内，直杆的AB部分长，圆弧杆BC的半径。一个质量、直径略大于杆截面直径的小环（可视为质点）穿在水平直杆上的A点。现让小环以的初速度由A向B运动的同时，在竖直面内对小环施加一个垂直杆AB的恒力F作用，运动到B点时撤去F，之后小环沿圆弧杆BC上滑的最大高度为。已知小环与直杆AB的动摩擦因数、与圆弧杆BC的摩擦不计，重力加速度g取，试求：

（1）小环在B点的速度v的大小；

（2）小环在杆AB上的加速度a的大小；

（3）小环在杆AB上所受的恒力F的大小；

（4）小环沿圆轨道BC上滑至最高点的时间t。

32．（2022·上海浦东新·统考一模）2021年5月15日，“天问一号”着陆器成功着陆火星表面，这标志着我国首次火星探测任务——着陆火星取得圆满成功。它着陆前的运动可简化为如图所示四个过程，若已知着陆器（含降落伞）总质量m=1.3×103kg，取火星表面重力加速度=4m/s2，忽略着陆器质量的变化和的变化，打开降落伞后的运动可视为竖直向下的直线运动。则：

（1）在第Ⅳ阶段的最后，着陆器经0.75s的无初速度、无动力下降后安全着陆，且火星表面大气非常稀薄，求着陆器着陆时的动能Ek；

（2）假设着陆器在第Ⅱ“伞降减速阶段”做匀减速运动，求它所受总平均阻力f的大小；

（3）着陆器在第Ⅲ“动力减速阶段”可视为匀减速运动，求它在该阶段机械能的改变量。

33．（2021·上海浦东新·统考一模）如图（a）所示，在竖直固定的光滑细杆上，套一个质量m = 0.2kg的小球，在竖直向上的拉力F作用下，从x = -1m处的A点由静止开始向上运动，F随位置坐标x的变化关系如图（b）所示，g取10m/s2。

（1）写出F-x函数关系式，并求出x = 0.5m时小球的加速度。

（2）小球从x = -1m处运动到x = +1m处，求拉力F对小球做的功和小球在x = +1m处的速度。

（3）x等于多少时，小球加速度最大，并求出最大加速度的大小和方向。

（4）通过计算、推理，分析说明小球做什么运动。

参考答案：

1．B

【详解】根据题意可知，两轮间不发生相对滑动，所以边缘线速度相等

根据

可知，两者周期不同。

故选B。

2．A

【详解】“研究牛顿第二定律”实验，其中外力与质量无关，根据

可知

合力一定时，加速度与质量的倒数成正比，与质量成反比。

故选A。

3．D

【详解】集装箱重，当吊机对箱施加的竖直向上拉力时，拉力小于重力，集装箱保持静止，所以合力为零。

故选D。

4．D

【详解】根据万有引力提供向心力可得

解得

故选D。

5．C

【分析】先根据“上下坡法”判断出图示时刻质点A的运动方向，再根据周期后，质点A的位置与图示时刻的位移关于平衡位置对称，速度反向来分析；

【详解】横波向右传播，根据“上下坡法”知图示时刻质点A向上运动，则周期后，质点A位于平衡位置的上方，且向下运动，故ABD错误，C正确．

【点睛】解决本题的关键要知道每经过半个周期的运动状态相反，能熟练运用“上下坡法”或波形平移法判断质点的振动方向．

6．B

【详解】A．物块A与斜面B一起水平向左做匀加速运动的过程中，重力与位移方向垂直，不做功，故A错误；

B．支持力方向与位移方向夹角为钝角，做负功，故B正确；

C．摩擦力方向与位移方向夹角为锐角，做正功，故C错误；

D．因为速度增大，动能增大，根据动能定理可知，合外力做正功，故D错误。

故选B。

7．B

【详解】O点受到OA向上的拉力，大小、方向固定，OB斜向右下方的拉力，方向固定，画出力的矢量三角形如图所示

可知，当FB和FC垂直时，即时，OC绳上拉力最小，即绳下悬挂物质量最小。

故选B。

8．A

【详解】加速度等于速度的变化量与时间的比值，即加速度的定义式为

故选A。

9．C

【详解】A．匀速圆周运动是线速度大小不变，但方向改变的运动，故匀速圆周运动是变速运动不是匀速运动，故A错误；

BC．匀速圆周运动向心加速度方向始终指向圆心，即加速度是变化的，故匀速圆周运动是变加速运动，故B错误，C正确；

D．匀速圆周运动和简谐运动是两个完全不同的运动形式，故D错误。

故选C。

10．C

【详解】因为运动员处于静止状态，故合外力为零，则杆子对他的作用力与重力等大反向，故杆子对他的作用力方向沿竖直方向，即图中方向3，故ABD错误，C正确。

故选C。

11．A

【详解】AB. AC连线的斜率等于t1到t3时间内的平均速度，因物体做匀变速直线运动，可知等于t1到t3中间时刻的瞬时速度，即等于t2时刻的瞬时速度，选项A正确，B错误；

CD. 同理可分析，AB连线的斜率等于t1~t2中间时刻的瞬时速度，选项CD错误。

故选A。

12．B

【详解】由得线速度为

可以看出轨道半径越大，线速度越小，由图可知小行星群的轨道半径大于地球轨道半径，故

又由得周期为

可以看出轨道半径越大周期越大，故

故选B。

13．B

【详解】由题意在结点处受力分析如图所示

则由平衡条件得

其中

解得

如果换一根更短的斜梁，仍保持O、A两点的位置不变，则角变小，由数学知识知变小，变小，故和均变大。

故选B。

14．D

【详解】AB．小孩从最高点由静止竖直下落到最低点的过程中，小孩与跳跳杆先一起自由下落，与地面接触后，弹簧发生形变，对小孩施加竖直向上的弹力作用，开始时，弹力小于重力，随着弹力的增大，根据牛顿第二定律可知小孩向下做加速度逐渐减小的加速运动，当弹力等于重力时，加速度为0，小孩速度达最大；弹力继续增大，当弹簧弹力大于小孩重力时，根据牛顿第二定律可知，小孩加速度竖直向上，小孩做加速度逐渐增大的减速运动，直到减速为0，小孩运动到最低点，故AB错误；

C．小孩从最高点开始下落运动到最低点，动能先增大后减小，根据动能定理，可知重力做的正功先大于弹力做的负功，然后从小孩加速度为0到小孩速度减为0这一过程中，动能减小，弹力做的负功大于重力做的正功，故C错误；

D．若小孩随跳跳杆接触地面时速度从0开始，根据简谐运动的对称性，知最低点小孩及跳跳杆的加速度大小为g，方向竖直向上，根据牛顿第二定律可得地面对杆的支持力

但实际上，因为小孩及跳跳杆接触地面时有速度，则最低点会更低，加速度将大于g，所以可知到最低点时，地面对杆的支持力一定大于2mg，故D正确。

故选D。

15．C

【详解】A走过s1的时间为

A与B碰后还能前进的距离

则A一共前进了4cm，则A不能归零位；碰后B前进的距离为

则B可以归零位。

故选C。

16．C

【详解】AC．人骑自行车做匀速直线运动，则车上的水杯所受合外力为零，至少受重力，绳的拉力，以及空气阻力，正交分解后需要沿速度方向合力为零，垂直速度方向的合力也为零，故A错误，C正确；

BD．将受力沿水平和竖直方向分解，水平方向的合力不为零，故BD错误；

故可能的受力情况选C。

17．A

【详解】由于乙离开地面缓慢上升，则可认为匀速上升，动能不变，根据平衡条件可知，跷跷板对乙的作用力，方向竖直向上，大小等于重力，与乙运动方向相同，故对乙做正功。

故选A。

18．D

【详解】A.由振动图像可知，振幅为2cm，所以AO间的距离为2cm,故A错误；

B.0.1s末，小球在正向最大位移处，即在图中B处；故B错误；

C.0.2s末，小球速度方向沿x轴负方向，并且速度最大；故C错误；

D.0.2s~0.3s，小球沿负向的速度逐渐减小至最大位移处，即从O向A做减速运动。故D正确。

故选D。

19．D

【详解】取向上为正方向，根据速度公式得第一秒末及第二秒末的速度分别为

，

A．仅受重力，加速度为重力加速度，Ａ错误；

B．根据位移公式的得

Ｂ错误；

C．速度的变化为

负号表示方向向下。Ｃ错误；

D．根据平均速度公式得

Ｄ正确。

故选D。

20．C

【详解】小球经过拱桥最高点时，根据牛顿第二定律，有

则有

则可知，当t越短，说明小球通过最高点的速度越大，则FN越小，且小于小球重力。

故选C。

21．B

【详解】根据

可得

则

则

玉兔号月球车在月球上所受重力约为

G=mg月=277N

故选B。

22．B

【详解】A．速度-时间图像的面积表示位移。由图可知，在0~t3时间内，两车有7次速度相等，但是相遇的次数无法确定，A错误；

B．速度-时间图像的斜率表示加速度，在t1时刻，甲车的加速度比乙车的小，B正确；

C．在t2~t3时间内，根据两图像围成的图形的面积，甲车的要小于乙车的，所以甲车的位移比乙车的小，C错误；

D．在0~t1时间内，乙车运动的位移大于甲车的，而两车运动的时间相等，所以乙车的平均速度要大于甲车的，D错误。

故选B。

23．C

【详解】A．由功能关系可知，力F做功等于机械能增量，则E=Fh，可知O~h1过程中力F不变，选项A错误；

B．由图可知在h1~h2内斜率的绝对值逐渐减小到零，故在h1~h2内物体所受的拉力逐渐减小；则拉力先大于重力后小于重力，则物体的动能先增大后减小，故B错误；

C．h2~h3过程中箱子的机械能不变，重力势能变大，则动能一直减小，选项C正确；

D．在h2~h3过程中图像的斜率为零，则力F大小为零，选项D错误。

故选C。

24．A

【详解】人在起立时，先向上加速后向上减速，先超重后失重；由F-t图像可知，超重阶段（加速阶段）水平面对人的支持力先增加后减小，则根据

F-mg=ma

可知，加速度先增加后减小，则v-t图像的斜率先增加后减小；同理由F-t图像可知，失重阶段（减速阶段）水平面对人的支持力先减小后增加，则根据

mg-F=ma

可知，加速度先增加后减小，则v-t图像的斜率先增加后减小；则v-t图像为A。

故选A。

25．     衍射     增加

【详解】[1][2] 水面上的S是波源，为两块固定挡板，能观察到水面上的树叶发生振动，说明波绕过了障碍物继续传播，是因为波发生了衍射，现象，为了使树叶停止振动，使衍射现象不明显，可以减小波长，根据

可知，波速不变，可以增加波源S的频率。

26．     40     0

【详解】[1]物体以的初速度竖直上抛，上升到最高点时有

，

可得

，

所以根据对称性可知末物体回到了原点，则内的路程为

[2]由于末物体回到了原点，则4s内物体位移为0，根据平均速度定义可知内的平均速度为0。

27．          变大

【详解】[1]因为将单摆摆球拉离平衡位置一个很小的角度到A点后由静止释后，摆球做简谐运动，则摆球从A第一次运动到最左端B所用的时间为周期的一半，由单摆周期公式得

[2]因重力加速度随纬度的增高而增大，即将该装置从上海移到广州，重力加速度减小，故摆球从A第一次运动到最左端B所用的时间变大。

28．     1.5T     向上

【详解】[1]由波形图可知，波向前传播了1.5个波长，则可知波源已振动的时间为1.5T；

[2]根据“同侧法”可知，波源的起振方向上。

29．     -y方向     10

【详解】[1]质点A此时在最高点，则加速度方向指向平衡位置，即-y方向；

[3]经0.3s质点A第一次经过平衡位置向上运动，则T=0.4s，则该波波速

30．     =     0

【详解】[1]水平转台光滑，OO′轴光滑，则转台转动时，小物块水平方向不受力，小物块处于静止，则稳定后皮筋长度仍为原长，即

L=L0

 [2]小物块的动能为

31．（1）；（2）；（3）或1N；（4）

【详解】（1）小环沿圆弧杆BC上滑过程根据动能定理有

代入数据解得

（2）小环由A向B运动时，根据运动学关系有

代入数据解得加速度的大小

（3）小环由A向B运动，当AB杆下面受到小环摩擦力时，根据牛顿第二定律有

解得

方向竖直向上；

当AB杆上面受到小环摩擦力时，根据牛顿第二定律有

解得

方向竖直向上；

（4）小环沿圆弧杆BC上滑过程可看成单摆运动过程，根据

故小环沿圆轨道BC上滑至最高点的时间

32．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）着陆器在着陆前0.75s内，大气非常稀薄阻力可以忽略，无初速度、无动力下降，所以做自由落体运动则着陆速度

所以

（方法二）着陆器在着陆前0.75秒内做自由落体运动，下落高度

该过程阻力可以忽略，只有重力做功，由机械能守恒定律可得：着陆器着陆瞬间的动能

（2）设在第Ⅱ阶段加速度为，对着陆器受力分析如图所示

由

根据牛顿第二定律得

代值得

解得

（3）设第Ⅲ阶段下降高度为，则

该过程着陆器机械能改变量为

即机械能减少了

33．（1）F = -2x + 2（N）（-1m ≤ x ≤ 1m），，竖直向下；（2）W总 = 0 ，v = 0；（3）见解析；（4）见解析

【详解】（1）由图b可知

F = -2x + 2（N）（-1m ≤ x ≤ 1m）

小球受力分析如图

F合 = F - mg = -2x + 2-2（N）

= -2x（N）（-1m ≤ x ≤ 1m）            

当x = 0.5m时，根据牛顿第二定律

加速度a的方向竖直向下。                                                

（2）x = -1m到x = 1m，F-x图线下与横坐标之间面积表示F做的功

重力做功

WG = -mgh = -0.2×10×2J = -4J

根据动能定理得

解得

v = 0

（3）根据牛顿第二定律F合=ma得

m/s2（-1m ≤ x ≤ 1m）

当x = ±1m时，加速度最大，且

am =±10m/s2

当x = 1m时

am = -10m/s2，方向竖直向下

当x = -1m时

am = 10m/s2，方向竖直向上

（4）综上分析可知

F合= -2x（N）（-1m ≤ x ≤ 1m）

所以，小球以x = 0为平衡位置，振幅A = 1m做简谐振动。

从x = -1m到x = 0，做加速度减小的加速运动；当x = 0时，a = 0，速度最大；从x = 0m到x = 1m，做加速度增大的减速运动；当x = 1m时，v = 0，加速度最大；物体以x = 0m为平衡位置做往复运动（或写机械振动）。