上海市青浦区三年（2020-2023）年高考物理一模试题按知识点分层-01力学（基础题）

上海市青浦区三年（2020-2023）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·上海青浦·统考一模）下列哪一项物理概念的建立用到的方法与其他三项不同？（　　）

A．质点 B．重心 C．平均速度 D．合力

2．（2022·上海青浦·统考一模）如图所示，一只美丽的小鸟正站在一根倾斜的树枝上歌唱（可以认为小鸟的整个身体处于静止状态）。下列关于树枝给小鸟两只脚的作用力的大小和方向，下列说法正确的是（　　）

A．大于小鸟的重力 B．小于小鸟的重力

C．方向竖直向上 D．方向向上偏左一点点

3．（2022·上海青浦·统考一模）一位来中国旅行的瑞典人在网上发了一段视频，在高速行驶的列车窗台上，放了一枚直立的硬币，如图所示。在列车行驶的过程中，硬币始终直立在列车窗台上，直到列车转弯的时候，硬币才倒下，这一视频证明了中国高铁极好的稳定性。关于这枚硬币，下列判断正确的是（　　）

A．硬币直立时，可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用

B．硬币直立时，列车一定做匀速直线运动

C．如果硬币向列车行驶方向的右侧倒下，说明列车向右转弯

D．列车加速或减速行驶时，硬币都可能受到与列车运动方向相反的摩擦力作用

4．（2022·上海青浦·统考一模）2022年5月，宇航员王亚平为我们演示了如何在太空洗头，通过直播画面可以看到，洗头时有水滴漂浮在空间站中。关于漂浮的水滴，以下说法正确的是（　　）

A．水滴所受地球引力充当向心力

B．水滴所受地球引力与飞船对其作用力的合力近似为零

C．水滴在飞船中处于完全失重状态，不受任何力的作用

D．水滴在空间站内的质量小于在地球上的质量

5．（2022·上海青浦·统考一模）质量为m的小张坐在秋千上摆动过程中的照片如图所示，如果空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是（　　）

A．运动到最低点时，秋千对小张的作用力等于

B．运动到最低点时，小张的加速度为零，所受合力为零

C．运动到最高点时，秋千对小明的作用力小于

D．运动到最高点时，小明的加速度不为零，所受合力方向竖直向下

6．（2022·上海青浦·统考一模）在同一条平直公路上行驶的a车和b车，其位移—时间图像分别为图中直线a和曲线b，则（　　）

A．t1时刻a车在b车前方

B．t1时刻两速度相等

C．0~t2时间内两车平均速度相等

D．0~t1时间内b车平均速度较大

7．（2022·上海青浦·统考一模）某地有一个风力发电场，安装有20台风电机组，年发电量约为2400万千瓦时。已知发电机叶片长度为30米，空气的密度为1.3kg/m3，若风以15m/s的速度垂直叶片面吹来，空气的动能约有10%可以转化为电能，风电机组刚好满负荷发电，则该风电场一年之中能满负荷发电的时间约为（　　）

A．40天 B．80天 C．160天 D．320天

8．（2022·上海青浦·统考一模）一辆汽车运动的v-t图象如图，则汽车在0~2s内和2s~3s内相比（　　）

A．位移大小相等 B．平均速度相等

C．速度变化相同 D．加速度相同

9．（2022·上海青浦·统考一模）鱼在水中沿直线水平向左加速游动过程中，水对鱼的作用力方向合理的是（  ）

A． B．

C． D．

10．（2022·上海青浦·统考一模）2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为左右，地球同步卫星距地面的高度接近。则该核心舱的（　　）

A．角速度比地球同步卫星的小

B．周期比地球同步卫星的长

C．向心加速度比地球同步卫星的大

D．线速度比地球同步卫星的小

11．（2022·上海青浦·统考一模）A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动（如图），在相同时间内，它们通过的路程之比是4∶3，运动方向改变的角度之比是3∶2，则它们（　　）

A．线速度大小之比为2∶3 B．角速度大小之比为3∶4

C．圆周运动的半径之比为9∶8 D．向心加速度大小之比为2∶1

12．（2020·上海青浦·统考一模）质量为、初速度为零的物体，在不同变化的合外力作用下都通过位移．下列各种情况中合外力做功最多的是（   ）

A． B． C． D．

13．（2020·上海青浦·统考一模）我国自主研制某一型号的绞吸挖泥船在正常工作时的泥泵输出功率恒为1×104 kW，排泥量为1.4 m3/s，排泥管的横截面积为0.7 m2，则泥泵对排泥管内泥浆的推力约为（　　）

A．5×106 N B．2×107 N C．2×109 N D．5×109 N

14．（2020·上海青浦·统考一模）如右图所示，固定着的钢条上端有一小球，在竖直平面内围绕虚线位置发生振动，图中是小球振动到的最左侧，振动周期为0.3s．在周期为0.1s的频闪光源照射下见到图像可能是（ ）

A． B． C． D．

二、填空题

15．（2022·上海青浦·统考一模）某物体以30m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力。5s内物体的路程为_________m，5s内物体的平均速度大小为_________m/s.

16．（2022·上海青浦·统考一模）同一介质中有两个相距10m的波源A和B，持续产生两列波相向传播，两波源起振方向和频率相同，但两波源起振时刻和振幅不同，如图所示为某时刻的波形图。则两波源的起振方向___________（填“向上”或“向下”），稳定后与波源A相距4.5m处的质点振动___________（填“加强”、“减弱”）。

17．（2022·上海青浦·统考一模）图甲是我国自主设计开发的全球最大回转自升塔式起重机，它的开发标志着中国工程用超大吨位塔机打破长期依赖进口的局面，也意味着中国桥梁及铁路施工装备进一步迈向世界前列。该起重机某次从t=0时刻由静止开始提升质量为m=200kg的物体，其a–t图像如图乙所示，5~10s内起重机的功率为额定功率，不计其它阻力，则此起重机的额定功率为___________W，10s内起重机对物体做的功为___________J（g取10m/s2）。

18．（2022·上海青浦·统考一模）如图，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A点，后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，内经过的路程为0.4m。该弹簧振子的周期为________s，振幅为______m。

19．（2022·上海青浦·统考一模）如图所示为两列相干水波的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的振幅均为5cm，波速和波长分别为1m/s和0.5m，则图示时刻A、B两质点的竖直高度差为_______cm，从图示时刻起经0.5s，E质点通过的路程为_______cm 。

20．（2022·上海青浦·统考一模）如图，光滑固定斜面的倾角为30°，A、B两物体的质量之比为4∶1。B用不可伸长的轻绳分别与A和地面相连，开始时A、B离地高度相同。此时B物体上、下两绳拉力之比为_______，在C处剪断轻绳，当B落地前瞬间，A、B的速度大小之比为_______。

21．（2020·上海青浦·统考一模）客运电梯简化模型如图（a）所示，在t＝0时电梯由静止开始上升，最初一段时间内电梯的加速度a随时间t变化的关系如图（b）所示。已知电梯总质量为2.0×103kg，忽略空气阻力，则电梯在上升过程中受到的最大拉力为_____N，电梯在11s时的速度为_____m/s。

三、解答题

22．（2022·上海青浦·统考一模）第24届冬奥于2022年2月4日在我国北京等地举行，冰滑梯作为体验冰雪运动乐趣的设施受到广大游客的欢迎。某冰滑梯的示意图如图所示，螺旋滑道、倾斜滑道和平直滑道相互间均平滑连接，其中螺旋滑道和倾斜滑道的高度均为h。设所有游客都从螺旋滑道顶部离地高为2h处由静止开始下滑，在螺旋滑道上机械能的损耗为20%，水平滑道和倾斜滑道对同一滑板的动摩擦因数相同，对不同滑板的动摩擦因数μ不同，但满足μ0≤μ≤1.2μ0（μ0为某一已知值）。在设计滑梯时，要确保所有游客在倾斜滑道上都作匀减速运动，且滑行结束时也都停在水平滑道上。

（1）游客滑到螺旋滑道底部时的速度多大？

（2）倾斜滑道的底部长度L1至少要多长？

（3）倾斜滑道的底部长度L1最长是多少？

（4）倾斜滑道的底部长度L1与水平滑道长度L2的总长（L1+L2）至少要多长？

23．（2022·上海青浦·统考一模）下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动自行车满载情况下在水平平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。

请参考表中数据，完成下列问题 （g取10 m/s2）：

（1） 此电动机正常工作时，电动机的效率是多少？

（2） 在水平平直道路上行驶过程中电动自行车受的阻力是车重（包括载重）的k倍，试计算k的大小。

（3） 仍在上述道路上行驶，若电动自行车满载时以额定功率行驶，当车速为2m/s时的加速度为多少？

24．（2022·上海青浦·统考一模） 秋千由踏板和绳构成，人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为m，人蹲在踏板上时摆长为，人站立时摆长为。不计空气阻力，重力加速度大小为g 。

（1）如果摆长为，“摆球”摆到最高点时摆角为θ，求此时“摆球”加速度的大小。

（2）人蹲着摆动和站立摆动时如果摆角均小于5°，则时间t内哪一种情况摆动次数多？多几次？

（3）在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。设人蹲在踏板上从最大摆角开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，通过计算证明。

25．（2020·上海青浦·统考一模）跳伞员常常采用“加速自由降落”（即AFF）的方法跳伞。如果一个质量为50kg的运动员在3658m的高度从飞机上跳出（初速为零），降落40s时，竖直向下的速度达到50m/s，假设这一运动是匀加速直线运动。求：

（1）运动员平均空气阻力为多大？

（2）降落40s时打开降落伞，此时他离地面的高度是多少？

（3）打开降落伞后，运动员受的阻力f大于重力，且f与速度v成正比，即f＝kv（k为常数）。请简述运动员接下来可能的运动情况。

参考答案：

1．A

【详解】重心，平均速度和合力的建立都属于等效替代方法，而质点的建立属于理想化模型方法。

故选A。

2．C

【详解】根据题意，对小鸟受力分析可知，小鸟受重力和树枝的作用力而处于平衡状态，根据平衡条件可知，树枝对小鸟的作用力方向竖直向上，大小等于重力。

故选C。

3．A

【详解】AB．硬币直立时不一定是平衡状态，如果列车做加速运动，可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用，B错误，A正确；

C．如果硬币向列车行驶方向的右侧倒下，说明列车向左转弯，C错误；

D．列车加速时，硬币会受到沿着行进方向的静摩擦力，D错误。

故选A。

4．A

【详解】AC．水滴所受地球引力全部充当向心力，使其处于完全失重状态而漂浮，故A正确，C错误；

B．此时飞船对其作用力为零，故水滴所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力就等于地球引力，不为零，故B错误；

D．水滴和空间站在围绕地球做圆周运动，速度远小于光速，质量可看作是物本身的固有属性，不随位置和运动状态变化，故水滴的质量不变，故D错误。

故选A。

5．C

【详解】AB．运动到最低点时，由于做圆周运动，秋千对小张的作用力提供向心力，则有

因为在最低点的速度不为零，则秋千对小张的作用力大于，加速度不为零，合外力不为零，AB错误；

CD．在最高点，小张的速度为0，设秋千的摆长为，摆到最高点时摆绳与竖直方向的夹角为，秋千对小张的作用力为，则对人，沿摆绳方向受力分析有

由于小张的速度为0，则有

沿垂直摆绳方向有

解得小张在最高点的加速度为

D错误，C正确。

故选C。

6．C

【详解】A．t1时刻两条图线相交，表明该时刻两车位置坐标相等，即t1时刻a车与b车并排在一起，A错误；

B．位移—时间图像中，图线的斜率表示速度，根据图像可知，t1时刻，a车图线的斜率小b车图线的斜率，a车的速度小b车的速度，B错误；

C．根据图像可知，0~t2时间内两车通过的位移相等，根据

可知，0~t2时间内两车平均速度相等，C正确；

D．根据图像可知，0~t1时间内两车通过的位移相等，根据

可知，0~t1时间内两车平均速度相等，D错误。

故选C。

7．B

【详解】根据题意得

解得

由

故选B。

8．B

【详解】A．速度图象与坐标轴所围的“面积”物体的位移大小，由图知，内位移较大，故A错误；

B．汽车在内平均速度为

汽车在内平均速度为

故B正确；

C．汽车在内速度变化量，在内速度变化量为

故速度变化量不同，故C错误；

D．根据速度图象的斜率等于加速度可知，在内汽车的加速度沿正方向，而在内加速度沿负方向，所以加速度不相等，故D错误。

故选B。

9．C

【详解】鱼在水中受水的浮力保持鱼在竖直方向的平衡，由于水平方向向左加速，故鱼受水平方向向左的外力；故水对鱼的作用力应是浮力与向左推动力的合力，故应斜向左上方，故C正确，ABD错误。

故选C。

10．C

【详解】核心舱和地球同步卫星都是受万有引力提供向心力而做匀速圆周运动，有

可得

而核心舱运行轨道距地面的高度为左右，地球同步卫星距地面的高度接近，有，故有

，，，

则核心舱角速度比地球同步卫星的大，周期比地球同步卫星的短，向心加速度比地球同步卫星的大，线速度比地球同步卫星的大，故ABD错误，C正确；

故选C。

11．D

【详解】A．在相同时间内，它们通过的路程之比是4∶3，根据

可知，线速度大小之比为4:3，选项A错误；

B．因速度方向的改变量等于转过的圆心角，快艇在相同时间内运动方向改变的角度之比是3∶2，根据

可知，角速度大小之比为3∶2，选项B错误；

C．根据

v=ωr

可得

可知，圆周运动的半径之比为8∶9，选项C错误；

D．根据

a=ωv

可知，向心加速度大小之比为2∶1，选项D正确。

故选D。

12．C

【详解】试题分析：根据公式可知图像与坐标轴围成的面积表示做功多少，故C做功最多，C正确；

考点：考查了功的计算

【名师点睛】利用数学图象处理物理问题的方法就是把物理表达式与图象结合起来，根据图象中的数据求解．

13．A

【详解】设泥泵排泥的流量为Q，则t时间内排泥的长度

x=t=2t

输出的功为

W=Pt

对泥浆做的功

W=Fx

输出的功都用于排泥，联立解得

F=5×106 N

故选A。

14．C

【详解】试题分析：振动的周期是0.3s，而频闪的周期是0.1s，所以在一个周期内有三幅不同的照片；振动的周期是0.3s，则角频率：， 0.1s时刻对应的角度：； 0.2s时刻对应的角度：，可知，在0.1s和0.2s时刻小球将出现在同一个位置，都在平衡位置的右侧，所以在周期为0.1s的频闪光源照射下见到图象可能是C图．ABD图都是不可能的．故选C.

考点：周期和频率

15．     65     5

【详解】[1][2]物体的速度减为零需要的时间

故时物体正在下落；路程应等于向上的高度与后内下落的高度之和，由

可得

后=下落的高度

故总路程

位移

方向向上，平均速度

方向向上。

16．     向下     加强

【详解】[1]根据波形图上x=2m和x=9m处质点振动情况，可知两质点振动方向都向下，可推测波源的起振方向都向下；

[2]4.5m处到两波源的距离差

由于起振时刻不同，在同一时刻，两波源的振动方向相反，因此4.5m处为振动加强点。

17．     2.4×104     1.8×105

【详解】[1]由a–t图像可知，0~5s物体做匀加速运动，根据牛顿第二定律有

代入数据解得

5s末物体的速度为

5~10s内起重机的功率为额定功率，不计其它阻力，则此起重机的额定功率为

[2]0~5s物体位移为

0~5s内起重机对物体做的功为

5~10s内起重机对物体做的功为

10s内起重机对物体做的功为

18．     4     0.2

【详解】[1]根据简谐运动对称性可知，振子零时刻向右经过A点，后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，则A、B两点关于平衡位置对称，而振动经过了半个周期的运动，则周期为

[2]从A到B经过了半个周期的振动，路程为，而一个完整的周期路程为0.8m，为4个振幅的路程，有

解得振幅为

19．     20     40

【详解】[1]因A点为峰峰相遇点，则振动加强，此时的位移为2A=10cm；B点为谷谷相遇点，则振动加强，此时的位移为-2A=-10cm；则图示时刻A、B两质点的竖直高度差为20cm；

[2]周期为

因E点振动加强，则从图示时刻起经0.5s=T，E质点通过的路程为4×2A=8A=40cm。

20．     2:1     1:2

【详解】[1]设AB的质量分别为4m和m，对A分析可知，绳子的拉力

对B物体

解得下边绳子的拉力为

则B物体上、下两绳拉力之比为2:1；

[2]设开始时AB距离地面的高度分别为h，则B落地时间

B落地速度

此时A的速度

即当B落地前瞬间，A、B的速度大小之比为1:2。

21．     2.2×104     10

【分析】考查牛顿第二定律的应用。

【详解】[1][2]．图象可以看出，加速上升阶段的最大加速度为1m/s2，根据牛顿第二定律，有：

解得：

速度改变量等于图象与时间轴包围的面积，故：

而，所以电梯在11s时的速度

。

22．（1）；（2）；（3）；（4）

【详解】（1）以螺旋滑道的底部为重力势能的0位置，游客在螺旋滑道顶部时的机械能

E1=mgh

到达螺旋滑道底部时的机械能

E2=mv2=0.8E1

所以

（2）假定倾斜轨道的倾角为θ，游客质量为m，因游客在倾斜滑道上匀减速下滑，则有

mgsinθ<μmgcosθ

即

所有游客均要在倾斜滑道上匀减速下滑，μ取最小值μ0，所以

（3）当游客在倾斜滑道上时，由牛顿第二定律得

mgsinθ−μmgcosθ=ma1

由运动学规律有

vt2−v2=2a1s1

其中

游客能滑上水平轨道，需满足

vt>0

可解得

由于μ0≤μ≤1.2μ0，故要使所有游客都能滑到水平轨道上，μ应取最大值1.2μ0，所以

（4）当游客在倾斜滑道上时，由牛顿第二定律得

−μmg=ma2

要确保所有游客滑行结束时停在水平滑道上，需满足

0−vt2=2a2s2≤2a2L2

结合（3）的结论可得

要确保所有游客能停在水平滑道上，μ要取最小值μ0，所以

23．（1）83.3%；（2）0.03；（3）0.45m/s2

【详解】（1）电动机的输入功率

P入=UI=36×6W=216W   

所以电动机效率

（2）电动自行车匀速行驶时，设水平方向自行车的牵引力为F，自行车受到的阻力为f，由平衡条件可得

F=f

而自行车的输出功率

P出=Fv

可得

由题意

f=kmg

可得

（3）车速v′=2m/s时，设牵引力为F′，则

由牛顿第二定律

F′-f=ma

可得

24．（1）a=gsinθ；（2）站着摆动时振动次数多；Δn =；（3）见解析

【详解】（1）在最高点时受力如图

此时加速度垂直于摆线沿轨迹切线方向， 由牛顿第二定律：

mgsinθ=ma

所以

 a=gsinθ

（2）摆角小于5°，单摆做简谐振动，周期

所以蹲着摆动时t时间内振动次数

站着摆动时t时间内振动次数

因为l1>l2，所以站着摆动时振动次数多。

多了次数

（3）设人在最低点站起前后“摆球”的摆动速度大小为v，根据功能关系（或机械能守恒）    人蹲在踏板上从最大摆角开始运动到最低点的过程中，有

保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为的过程中，有：

由此可得

因为l1>l2，得

所以

25．（1）437.5N；（2）2658m（3）①若下落的高度足够长，跳伞员将先做加速度逐渐减小的减速运动，最终将趋于匀速。②若下落的高度比较短，跳伞员将做加速度逐渐减小的减速运动直至落地。

【分析】考查牛顿第二定律的应用。

【详解】（1）加速下落过程中的加速度：

a＝＝m/s2＝1.25m/s2

根据牛顿第二定律得：

mg﹣f＝ma

解得：

f＝mg﹣ma＝500﹣50×1.25N＝437.5N

（2）加速降落的位移：

s＝＝×1.25×402m＝1000m

距离地面的高度：

h＝3658m﹣1000m＝2658m

（3）若阻力f大于重力G，则合外力方向向上，与向下的速度方向相反，所以物体的速度将减小。由牛顿第二定律：

其中f＝kv

整理得：

因为速度在逐渐减小，所以a将变小。

①若下落的高度足够长，跳伞员将先做加速度逐渐减小的减速运动，最终将趋于匀速。

②若下落的高度比较短，跳伞员将做加速度逐渐减小的减速运动直至落地。