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

上海市静安区三年（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．（2023·上海静安·统考一模）以下运动中物体加速度保持不变的是（　　）

A．竖直上抛运动 B．匀速圆周运动

C．加速直线运动 D．简谐运动

2．（2023·上海静安·统考一模）如图（a）为某老师在新冠疫情期间上网课时使用的支架，支架上夹有手机。支架调整为图（b）状态后，它对手机的作用力（　　）

A．大小、方向均发生了变化

B．大小不变，方向发生变化

C．方向不变，大小发生变化

D．大小、方向均未发生变化

3．（2023·上海静安·统考一模）在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（　　）

A．所受的地球引力大小为零

B．所受的合力为零

C．随飞船运动所需向心力的大小等于所受地球引力的大小

D．随飞船运动所需向心力的大小大于他们在地球表面所受地球引力的大小

4．（2023·上海静安·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．

5．（2023·上海静安·统考一模）如图，短道速滑比赛中，把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动，若观察到甲、乙两名运动员同时进入弯道，甲先出弯道，则下列关系式一定成立的是（　　）

A．向心加速度 B．线速度

C．角速度 D．周期

6．（2022·上海静安·统考一模）以竖直向下为正方向，竖直上抛运动在上升阶段、最高点、下降阶段的加速度分别为（　　）

A．－g，0，g B．－g，g，g C．g，0，g D．g，g，g

7．（2022·上海静安·统考一模）百米赛跑的冠军，与其他参赛队员相比，其整个赛跑过程中一定最大的物理量是（　　）

A．位移 B．平均速度 C．速度变化量 D．加速度

8．（2022·上海静安·统考一模）质量为0.2kg的气球，用一竖直细绳拉住并保持静止，当把细绳突然放开的瞬间，气球的加速度大小为4m/s2、方向竖直向上，则原来细绳的拉力大小为（　　）

A．0.8N B．1.2N C．2N D．2.8N

9．（2022·上海静安·统考一模）一根粗细均匀的绳子，右端固定，一人拿着左端的O点上下振动。以竖直向上为正方向，波源O在第一个周期内的振动图像如图所示，则该波在第一个周期结束时在介质中形成的波形图是（　　）

A． B．

C． D．

10．（2022·上海静安·统考一模）一辆货车在崎岖道路上匀速率行驶，途中发生了爆胎。道路地形如图所示，则爆胎可能性最大的位置是图中的（　　）

A．A处 B．B处

C．C处 D．A或B或C处

11．（2022·上海静安·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400 km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36000 km。与地球同步卫星相比，该核心舱的（　　）

A．周期更长，向心加速度更大 B．周期更长，向心加速度更小

C．周期更短，向心加速度更小 D．周期更短，向心加速度更大

12．（2022·上海静安·统考一模）如图，撑杆跳全过程可分为四个阶段：A→B阶段，助跑加速；B→C阶段，杆弯曲程度增大、人上升；C→D阶段，杆弯曲程度减小、人上升；D→E阶段，人越过横杆后下落，整个过程空气阻力忽略不计。这四个阶段的能量变化为（　　）

A．A→B人和杆系统的机械能不变

B．B→C人和杆系统的动能减小、重力势能和弹性势能增加

C．C→D人和杆系统的动能减少量等于重力势能的增加量

D．D→E重力对人所做的功等于人机械能的增加量

13．（2020·上海静安·统考一模）一个质量为0.2kg的弹性小球，在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同，碰撞前后小球速度变化量的大小为△v，碰撞过程中墙对小球做功的大小为W，则（　　）

A．△v=0，W=0 B．△v=0，W=7.2 J

C．△v=12 m/s，W=0 D．△v=12 m/s，W=7.2 J

14．（2020·上海静安·统考一模）如图所示，一只小鸟沿着弯曲的树枝A点缓慢爬行运动到B点的过程中（　　）

A．树枝对小鸟的作用力先增大后减小 B．树枝对小鸟的作用力先减小后增大

C．树枝对小鸟的弹力先增大后减小 D．树枝对小鸟的弹力保持不变

15．（2020·上海静安·统考一模）从比萨斜塔上释放一个铁球，使其自由下落， t表示下落时间，h表示距离地面的高度，则铁球在下落过程中，能正确描述其动能Ek变化规律的图像是（　　）

A． B．

C． D．

16．（2020·上海静安·统考一模）如图，P为桥墩，A为靠近桥墩漂浮的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是（　　）

A．提高波源频率 B．提高波源周期

C．减小波源距桥墩的距离 D．增加波源距桥墩的距离

17．（2020·上海静安·统考一模）某人用长绳将一重物从井口送到井下，前二分之一时间物体匀速下降，后二分之一时间物体匀减速下降，到达井底时速度恰好为0，两段时间重物克服拉力做的功分别为W1和W2，则（　　）

A． B． C． D．

18．（2020·上海静安·统考一模）甲是运行在赤道上空距地面高度约为5.6R（R为地球半径）的地球同步卫星，乙是运行在距地面高度约为2.3R的圆形轨道上的卫星。设甲乙两颗卫星的加速度分别为a1、a2，固定在赤道附近地面上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为（　　）

A．a1>a2>a3 B．a3>a1>a2 C．a3>a2>a1 D．a2>a1>a3

二、填空题

19．（2023·上海静安·统考一模）万有引力定律中的引力常量G是由科学家卡文迪什通过___________实验测得的。引力常量G的单位用国际单位制中的基本单位表示为___________。

20．（2023·上海静安·统考一模）一列简谐波某时刻的波形图如图所示，此波以的速度向左传播．这列波的周期T＝______s，图中A质点从该时刻起至第一次回到平衡位置所需要的时间为t＝______s．

21．（2023·上海静安·统考一模）如图（a）所示，质量相等的甲、乙两个小物块可视为质点，甲沿倾角为30°的足够长的固定斜面由静止开始下滑，乙做自由落体运动，不计空气阻力。已知甲、乙的动能与路程x的关系图像如图（b）所示。图（b）中，图线A表示的是______物块的图像；甲与斜面间的动摩擦因数______。

22．（2022·上海静安·统考一模）如图，一粗糙斜面放置在水平地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过定滑轮，一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动物块N，斜面和物块M始终保持静止，在此过程中，地面对斜面的摩擦力大小的变化情况是___________；物块M所受的摩擦力大小的变化情况是________。

23．（2020·上海静安·统考一模）下表列出某种型号轿车的部分数据，根据表中数据可知：该车以最大功率和最高速度在水平路面上行驶时所受阻力的大小是_______ N；假定轿车所受阻力恒定，若轿车保持最大功率行使，当轿车载重200 kg、速度达到10m/s时，加速度为________ m/s2．

24．（2020·上海静安·统考一模）一列向右传播的简谐横波，当波传到x＝1.0m处的P点时开始计时，该时刻波形如图所示，t＝0.9s时，观察到质点P第三次到达波峰位置，P点振动的周期为_________ s；t＝1.6s时，x＝2.25m处的质点Q的位移为_________ cm。

25．（2020·上海静安·统考一模）若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动，先匀加速运动20s达到最高速度72km/h，再匀速运动80s，接着匀减速运动15s到达乙站停住，甲站到乙站的距离为____ m；若列车在匀加速运动阶段牵引力为1×106N，匀速阶段牵引力的功率为6×103kW，忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功，地铁列车在从甲站到乙站的过程中，牵引力做的功为_____ J。

三、实验题

26．（2023·上海静安·统考一模）某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图所示的装置，让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹．调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门．

（1）实验时，操作顺序应为______（选填“A”或“B”，其中A为“先点击记录数据，后释放小球”，B为“先释放小球，后点击记录数据”），记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间和．

（2）小球与橡胶材料碰撞损失的机械能转化为______能．已知小球的质量为m、直径为d，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失______（用字母m、d、和表示）．

（3）请分析说明，可以采取什么办法减小实验误差？________________________

四、解答题

27．（2023·上海静安·统考一模）如图所示，倾角、长L＝3m的固定斜面，顶端有一质量m＝1kg的小物体，物体与斜面间的动摩擦因数。现用大小F＝5N、方向水平向左的恒力，从静止起拉动小物体沿斜面运动，取，，。

（1）求物体的加速度a；

（2）求物体沿斜面运动到底端的时间t；

（3）改变水平外力F的大小，使物体以最短时间沿斜面到达底端，求最短时间。

28．（2022·上海静安·统考一模）如图，质量m＝5kg的物体，沿长L＝10m、倾角＝37的固定粗糙斜面，由静止开始从斜面顶端向下运动。物体与斜面、水平面间的动摩擦因数均为＝0.25，斜面与水平面间有光滑小圆弧连接，风对物体的作用力恒为F＝20N，方向水平向右。取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8 。

（1）求物体沿斜面下滑时的加速度a1的大小；

（2）求物体在水平面上滑到最左端所用时间t2；

（3）请分析说明物体最终静止在何处？

29．（2020·上海静安·统考一模）如图所示，长s的粗糙水平面AB与足够高的光滑曲面BC平滑连接，一质量m的小物块静止于A点，对小物块施加与水平方向成θ角、大小为F的恒力，当小物块到达曲面底端B点时撤去F，小物块与水平面间的动摩擦因数为μ。

（1）求小物块在水平面AB上运动时的加速度a；

（2）求小物块在曲面BC上能到达的最大高度h；

（3）当恒力F满足什么条件时，小物块能回到A点（F与m、θ、μ的关系）?

参考答案：

1．A

【详解】A．竖直上抛运动是只受重力的匀变速直线运动，运动的加速度为重力加速度，保持不变，A正确；

B．匀速圆周运动的加速度的大小不变，但方向始终指向圆心，是变化的，B错误；

C．加速直线运动有匀加速直线运动，也有变加速直线运动，没有说明，所以不能判断加速度是否发生变化，C错误；

D．简谐振动的加速度的大小与方向都在周期性的变化，D错误。

故选A。

2．D

【详解】由图可知，手机受竖直方向的重力和手机支架的作用力（支持力和静摩擦力），变化前手机处于静止状态，受力平衡，故手机支架对手机的作用力方向为竖直向上，大小等于重力大小。变化后手机仍处于静止状态，则手机作用力大小、方向均未发生变化，故ABC错误，D正确。

故选D。

3．C

【详解】航天员可以自由地漂浮，表明他们随飞船一起绕地球做圆周运动，合力不为零，所需向心力由地球引力提供，即随飞船运动所需向心力的大小等于所受地球引力的大小。

故选C。

4．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

5．C

【详解】CD．若观察到甲、乙两名运动员同时进入弯道，甲先出弯道，弧度相同所用时间较短，故甲的角速度较大，周期较小。C正确，D错误。

AB．由于不知道甲乙运动时间的比例关系和轨道半径的比例关系，故无法比较甲乙的向心加速度大小和线速度的大小关系，AB错误。

故选C。

6．D

【详解】竖直上抛运动只受重力作用，全程加速度都为g，所以D正确；ABC错误；

故选D。

7．B

【详解】A．米赛跑的各运动员的位移相同，所以A错误；

B．米赛跑的冠军所用时间最少，则平均速度最大，所以B正确；

C．动员冲刺的瞬时速度不确定不一定是冠军的瞬时速度大，冠军的速度变化量不一定是最大的，所以C错误；

D．由于不是匀加速运动，加速度是变化的，可能有的运动员开始的加速度最大，其不一定是冠军，所以D错误；

故选B。

8．A

【详解】设气球的浮力为F，细线的拉力为T，静止时有

当把细绳突然放开的瞬间，有

联立解得

故选A。

9．D

【详解】由波源O的振动图象可判断出波源的起振方向向下，则介质中各个质点的起振方向均向下，简谐横波沿x轴正向传播，根据波形的平移法可知，AC两图中波最前列的质点起振方向向上，故AC错误。再由振动图象振幅的变化，可知波源的振幅在增加，故B错误，D正确。

故选D。

10．B

【详解】在A点时有

解得

在B点时有

解得

在C点时有

根据

可知，正压力越大摩擦力越大，则在B点时正压力最大，爆胎可能性最大的位置是图中的B处，所以B正确；ACD错误；

故选B。

11．D

【详解】核心舱与同步卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得

解得

依题意，核心舱的轨道半径小于同步卫星的，所以其周期更短，向心加速度更大。

故选D。

12．B

【详解】A．A→B阶段，助跑加速，重力势能不变，动能增加，所以机械能增加。A错误；

B．B→C阶段，杆弯曲程度增大、人上升，人克服重力和弹力做功，动能减少，位置升高，所以弹性势能和重力势能增加。B正确；

C．C→D阶段，杆弯曲程度减小、人上升，弹性势能及动能的减少量等于重力势能的增加量。C错误；

D．D→E阶段，人越过横杆后下落，只有重力做功，机械能守恒。D错误。

故选B。

13．C

【详解】碰撞前后小球的速率相等，动能相等，由动能定理得：墙对小球做功W= ，

取小球撞墙前的速度方向为正方向，则速度的变化量△v=v′−v=−v−v=−2v=−12m/s，速度的变化量大小为12m/s.

故选：C

14．C

【详解】AB．树枝对小鸟的作用力与小鸟的重力相平衡，则树枝对小鸟的作用力大小不变，选项AB错误；

CD．树枝对小鸟的弹力 ，（θ是树枝在该点的切线与水平方向的夹角）当小鸟沿着弯曲的树枝A点缓慢爬行运动到B点的过程中，θ先减小后增加，则树枝对小鸟的弹力先增大后减小，选项C正确，D错误；

故选C.

15．D

【详解】AC．由

可知选项AC错误；

BD．由

可知选项D正确，B错误；

故选D.

16．B

【详解】为使水波能带动叶片振动，则只需水波能发生明显衍射，即增加水波的波长，根据可知，在波速不变的情况下可增加水波的周期，或者减小频率；

A．提高波源频率，与结论不相符，选项A错误；

B．提高波源周期，与结论相符，选项B正确；

C．减小波源距桥墩的距离，与结论不相符，选项C错误；

D．增加波源距桥墩的距离，与结论不相符，选项D错误；

故选B.

17．C

【详解】设物体的质量为m，匀速运动的速度大小为v，时间为t，则

匀速运动时，拉力大小为F1=mg，位移为x1=vt，重物克服拉力做的功为

W1=F1x1=mgvt；

匀减速运动时，由牛顿第二定律得：

F2-mg=ma

得

F2=m（g+a）

位移为

x2=vt

重物克服拉力做的功为

W2=F2x2=m（g+a）vt；

很容易得到：

W1＜2W2。

A．，与结论不相符，选项A错误；

B．，与结论不相符，选项B错误；

C．，与结论相符，选项C正确；

D．，与结论不相符，选项D错误；

故选C.

18．D

【详解】对甲乙卫星，根据解得

可知

a2>a1；

对同步卫星和赤道附近地面上的物体随地球自转的物体，它们具有相同的角速度，根据a=ω2r可知

a1>a3

则

a2>a1>a3；

A．a1>a2>a3，与结论不相符，选项A错误；

B．a3>a1>a2，与结论不相符，选项B错误；

C．a3>a2>a1，与结论不相符，选项C错误；

D．a2>a1>a3，与结论相符，选项D正确；

故选D.

19．     扭秤    

【详解】[1]万有引力定律中的引力常量G是由科学家卡文迪什通过扭秤实验测得的。

[2]由万有引力的表达式得

故引力常量G的单位用国际单位制中的基本单位表示为。

20．     8     3

【详解】[1]由波形图可知，该列简谐波的波长为

由波的公式

解得，该列波的周期为

[2]当处质点的振动状态传到A点的时间为

所以A质点从该时刻起至第一次回到平衡位置所需要的时间为3s

21．     乙    

【详解】[1][2]设甲与斜面间的动摩擦因数为，甲、乙的质量为，乙做自由落体运动，由动能定理可知

对甲在斜面上下滑距离为过程中，由动能定理得

因为

所以，图线A表示的是乙物块的图像。

当时，有

当时，有

联立解得，甲与斜面间的动摩擦因数为

22．     逐渐增大     可能逐渐增大，也可能先减小后增大

【详解】[1]对N受力分析，如图所示

可知水平拉力在不断增大，轻绳的拉力也不断增大；把M、N和斜面看成一个整体，整体处于平衡状态，水平拉力和地面对斜面的摩擦力是一对平衡力，水平拉力在不断增大，则地面对斜面体的摩擦力也不断增大；

[2]对物体M受力分析，因为绳子的拉力在不断增大，物体在斜面方向受到重力的沿斜面的分力保持不变，因为物体平衡，故当拉力小于重力分力时，摩擦力沿斜面向上，当拉力大于重力分力时，摩擦力沿斜面向下，摩擦力大小也可能逐渐增大，也可能先减小后增大。

23．     3000     10

【详解】汽车速度最大时，牵引力与摩擦力平衡，所以，则水平路面上行驶时所受阻力的大小是，当速度达到10m/s时，牵引力大小为,根据牛顿第二定律可知，所以加速度

故答案为3000；10

24．     0.4     -5

【详解】[1][2]．简谐横波向右传播，由波形平移法知，各点的起振方向为竖直向上，t=0.9s时，P点第三次到达波峰，即有

解得：

T=0.4s

波速：

波传到x＝2.25m处的质点Q需要的时间：

t＝1.6s时质点Q已经振动了，则质点Q此时正在波谷位置，其位移为-5cm.

25．     1950m     6.8×108J

【详解】（1）[1]．根据匀变速直线运动规律可知，地铁列车匀加速运动的位移为：

 ①

匀减速运动的位移为：

②

根据匀速运动规律可知，地铁列车匀速运动的位移为：

s2=vt2         ③

根据题意可知，甲站到乙站的距离为：

s=s1+s2+s3    ④

由①②③④式联立，并代入数据解得：

s=1950m；

（2）[2]．加速阶段牵引力做功：

匀速阶段牵引力的功:

地铁列车在从甲站到乙站的过程中，牵引力做的功为

26．     A     内          选择密度较大，体积较小的小球

【详解】（1）[1]在测量时，因小球下落的时间很短，如果先释放小球，后点击记录数据，有可能处出现记录的数据不完整，所以应先点击记录数据，后释放小球。故选A。

（2）[2][3]小球与橡胶材料碰撞损失的机械能转化为内能；

由题意可得，小球向下、向上先后通过光电门时的速度分别为、，则有

由能量守恒定律得，小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失为

（3）[3]在本实验中，可以通过选择密度较大，体积较小的小球来减小实验误差。

27．（1）；（2）1s；（3）0.6s

【详解】（1）由牛顿第二定律得

解得

（2）由运动学公式得

解得

（3）当

时物体沿斜面运动加速度最大，所用时间最短

解得

28．（1）a1＝0.2m/s2；（2）t2＝s；（3）最终静止在斜面底端

【详解】（1）物体沿斜面下滑时，受力情况如图。

垂直斜面方向受力平衡

FN-mgcos -Fsin =0

沿斜面方向，根据牛顿第二定律

mgsin -Fcos - FN＝ma1

得

mgsin -Fcos -（mgcos＋Fsin）＝ma1

代入数据得

a1＝0.2m/s2

（2）物体沿斜面下滑时

v2-0＝2a1L

代入数据得

v＝2m/s

物体在水平面上向左滑动时

F＋mg＝ma2

代入数据得

a2＝6.5m/s2

代入数据得

（3）因为F＞mg，所以物体向左减速到零后，不能保持静止，会向右加速；又因为

mgsin＞Fcos＋（mgcos＋Fsin）

则物体不能静止在斜面上；且在运动过程中，摩擦力始终做负功消耗能量，所以物体在斜面上滑的距离小于上一次的最高点，在水平面上向左减速运动的距离小于上一次的最远距离；所以，物体最终静止在斜面底端。

29．（1） （2） （3）

【详解】（1）物块在水平面上运动时的受力图如图所示

水平方向：

竖直方向：

又：

由上面三式得：

（2）A到B过程，匀加速：

B到C，机械能守恒：

（3）小物块从B向A运动的过程中，有

推得，

设小物块滑行的位移为，则有：

小物块能回到A点需满足：

即：

解得：

（若考虑物体不脱离平面，应加上：）