广东省河源市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-01力学（含解析）

广东省河源市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-01力学
一、单选题
1．（2021·广东河源·统考一模）如图所示，餐桌中心有一个半径为r的圆盘，可绕其中心轴转动，在圆盘的边缘放置一质量为m的小物块，物块与圆盘及餐桌间的动摩擦因数均为 。现缓慢增大圆盘的角速度，小物块将从圆盘上滑落，最终恰好停在桌面边缘。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，圆盘厚度及圆盘与餐桌间的间隙不计，则下列说法正确的是（　　）
A．餐桌的半径2r
B．该过程中支持力的冲量为零
C．小物块刚滑落时，圆盘的角速度为
D．该过程中因摩擦产生的热量为
2．（2021·广东河源·统考一模）如图，一粗糙水平横杆套有、两个轻环，系在两环上的两条等长轻绳栓住一重物处于静止状态，现将两环适当靠近后，重物仍处于静止状态，则（　　）
A．两绳对重物拉力的合力变大 B．杆对环的支持力变大
C．两绳的拉力均变大 D．两绳的拉力均变小
3．（2021·广东河源·统考一模）火星探测器的发射时间要求很苛刻，必须在每次地球和火星相距最近之前几个月发射。设地球环绕太阳的运动周期为T，轨道半径为；火星环绕太阳的轨道半径为，火星的半径为R，引力常量为G。下列说法正确的是（　　）
A．太阳质量为
B．火星的公转周期为
C．“天问一号”在火星表面的重力加速度为
D．从火星与地球相距最近开始计时到火星与地球第一次相距最远的时间为
4．（2021·广东河源·统考一模）如图所示，质量为m的滑环套在足够长的光滑水平杆上，质量为M=3m的小球（可视为质点）用长为L的轻质细绳与滑环连接。滑环固定时，给小球一个水平冲量I，小球摆起的最大高度为h1（h1<L）；滑环不固定时，仍给小球以同样的水平冲量I，小球摆起的最大高度为h2。则h1：h2（　　）
A．6：1 B．4：1 C．2：1 D．4：3
5．（2021·广东河源·统考一模）2022年冬奥会将在北京举行，北京是唯一一个既举办过夏季奥会又举办过冬季奥会的城市，滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图所示，某运动员（视为质点）从雪坡上先后以和沿水平方向飞出，不计空气阻力，则运动员从飞出到落到雪坡上的整个过程中（　　）
A．空中飞行的时间相同 B．落在雪坡上的位置相同
C．动量的变化量之比为 D．动能的增加量之比为
6．（2021·广东河源·统考一模）如图所示，质量M=2.0kg的长木板A静止于水平面上，质量m=1.0kg的小铁块B（可视为质点）静置于长木板最左端。已知小铁块与长木板间的动摩擦因数μ1=0.4，长木板与水平面间的动摩擦因数μ2=0.1，现对小铁块施加一个水平向右的拉力F，则（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2）（　　）
A．当F=2N时，小铁块能与长木板一起运动
B．当F=4N时，小铁块在静止的长木板上滑动
C．当F=5N时，小铁块与长木板发生相对滑动
D．当F从零开始逐渐增大，长木板的加速度也一直增大
7．（2021·广东河源·统考一模）如图所示是甲、乙两物体同时同地沿同一直线运动的位移—时间图象，由图象可知在0~4s内（　　）
A．4s末甲乙两物体相遇
B．甲先做匀加速后做匀减速运动
C．甲、乙两物体始终同向运动
D．甲、乙两物体之间的最大距离为4m
8．（2022·广东河源·模拟预测）物体质量为m＝5Kg放在粗糙的水平面上，在力F的作用下做a＝2m/s2的匀加速直线运动，方向向右，已知物体与地面之间的动摩擦因数为0.3，则外力F为（ ）
A．20N B．15N C．25N D．10N
9．（2022·广东河源·模拟预测）质量分别为2kg、1kg、2kg的三个木块a、b、c和两个劲度系数均为500N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接如图，其中a放在光滑水平桌面上。开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止，现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，g取10m/s2，该过程p弹簧的左端向左移动的距离是（　　）
A．6cm B．8cm C．10cm D．12cm
10．（2022·广东河源·模拟预测）我国2020年发射的火星车，2021年顺利到达了火星。下一步的目标是发射可回收火星探测器。若将来我国发射的探测器从火星返回地球时，经历了如图所示的变轨过程，整个过程中，探测器的质量可认为不变，则下列说法正确的是（　　）
A．探测器从轨道Ⅱ上转移到轨道Ⅲ上时，应在P点点火进行加速
B．探测器在轨道Ⅰ上运动的机械能等于在轨道Ⅱ上运动的机械能
C．探测器绕火星在轨道Ⅰ、轨道Ⅱ、轨道Ⅲ上运动时的周期相同
D．探测器在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度小于探测器在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度
11．（2022·广东河源·模拟预测）甲、乙两物体从同一点出发且在同一条直线上运动，它们的位移—时间（x—t）图像如图所示，由图像可以得出在0 ~ 4s内（ ）
A．2s末甲、乙两物体相距3m B．4s时甲、乙两物体间的距离最大
C．甲、乙两物体始终同向运动 D．甲、乙两物体间的最大距离为6m
12．（2022·广东河源·模拟预测）如图所示，质量mA=8.0kg的足够长的木板A放在光滑水平面上，在其右端放一个质量为mB=2.0kg的小木块B。给B以大小为4.0m/s、方向左的初速度，同时给A以大小为6.0m/s、方向向右的初速度，两物体同时开始运动，直至A、B运动状态稳定，下列说法正确的是（　　）
A．木块B的最终速度大小为5.6m/s
B．在整个过程中，木块B的动能变化量为0
C．在整个过程中，木块B的动量变化量为0
D．在整个过程中，系统的机械能守恒
13．（2022·广东河源·模拟预测）高台跳雪是冬奥会的比赛项目之一。如图所示，某高台跳雪运动员（可视为质点）从雪道末端先后以初速度之比vl：v2=3：4沿水平方向飞出，不计空气阻力，则运动员从飞出到落到雪坡上的整个过程中（　　）
A．运动员先后在空中飞行的时间相同
B．运动员先后落在雪坡上的速度方向不同
C．运动员先后落在雪坡上动量的变化量之比为3:4
D．运动员先后落在雪坡上动能的增加量之比为3:4
14．（2022·广东河源·模拟预测）如图所示，光滑轨道ABCD是过山车轨道的模型，最低点B处的入、出口靠近但相互错开，C是半径为R的圆形轨道的最高点，BD部分水平，末端D点与足够长的水平传送带无缝连接，传送带以恒定速度v逆时针转动。现将一质量为m的小滑块从轨道AB上竖直高度为3R的位置A由静止释放，滑块能通过C点后再经D点滑上传送带，已知滑块滑上传送带后，又从D点滑入光滑轨道ABCD且能到达原位置A，则在该过程中（　　）
A．在C点滑块对轨道的压力为零
B．传送带的速度可能为
C．摩擦力对物块的冲量为零
D．传送带速度v越大，滑块在传送带因摩擦产生的热量越多
二、解答题
15．（2021·广东河源·统考一模）如图所示，QN是半径为R的光滑圆弧，木板B静止在水平面上，其左端与N点重合，右端放有小滑块A。PQ之间距离为3.5R，小滑块C从P点由静止释放，恰从Q点切入圆轨道，C与木板B碰撞后粘为一体，碰撞时间极短，之后，B、C一起沿水平面运动，且滑块 A恰好未从B上掉下。已知A、C的质量均为m，木板B的质量为2m，滑块A与木板 B之间的动摩擦因数为 μ1，滑块C和木板 B与地面之间的动摩擦因数均为μ2，滑块A、滑块C均可视为质点，重力加速度为g，忽略空气阻力，水平面足够长。求
(1)滑块C经N点时与木板B碰撞前的瞬间对圆弧轨道的压力；
(2)木板的长度l；
(3)若μ1=0.1，μ2=0.25，取g=10m/s2，求木板B运动的总距离d。
16．（2022·广东河源·模拟预测）2022年第24届冬季奥运会将在北京和张家口举行。冰壶运动是冬季运动项目之一，被大家喻为冰上“国际象棋”。冰壶比赛的场地如图甲所示。冰壶被掷出后将沿冰道的中心线PO滑行，最终进入右端的圆形营垒，比赛结果以冰壶最终静止时距营垒中心O的远近决定胜负。当对手的冰壶停止在营垒内时，可以用掷出的冰壶与对手的冰壶撞击，使对手的冰壶滑出营垒区。某次比赛中，冰壶B静止在营垒中心点O，如图乙所示。冰壶A在投掷线处以v0＝2.0m/s的初速度沿冰道中心线PO滑行并与冰壶B发生正碰。已知两冰壶的质量m＝m＝20kg，冰面与两冰壶间的动摩擦因数均为μ＝0.005，营垒的半径为R＝1.8m，投掷线中点与营垒区中心O之间距离为L＝30m，g取10m/s2，冰壶可视为质点，不计空气阻力。求：
（1）冰壶A与冰壶B碰撞前的速度大小v；
（2）若忽略两冰壶发生碰撞时的机械能损失，请通过计算分析说明：碰撞后冰壶A停在O点，冰壶B停在O点右侧的某点M（图丙）；
（3）在实际情景中，两冰壶发生碰撞时有一定的能量损失。为了进一步进行研究，小杰查阅资料了解到以下信息：
不同材料制成的两个小球甲、乙，若碰撞前的速度分别为v10和v20，碰撞后的速度分别为v1和v2，把v10﹣v20称为接近速度，把v2﹣v1称为分离速度。研究发现碰撞后的分离速度与碰撞前的接近速度成正比，这个比值称为恢复系数，用e表示，即：e＝。
已知冰壶的恢复系数约为0.9，则碰撞后冰壶A、B的速度各是多大？
（4）若冰壶A出发时的速度方向稍稍偏离了PO方向，尝试在如图丁的示意图中画出冰壶B碰撞后的运动方向（画出必要的辅助线）。
参考答案：
1．D
【详解】AC．小物块刚滑落时，最大静摩擦力等于所需向心力，可得
解得
小物块刚滑落时的速度大小为
设小物块在餐桌上滑行的距离为x，根据动能定理可得
解得
小物块在桌面上运动的俯视图如图所示
根据图中几何关系可得
解得
故AC错误；
B．该过程中支持力的冲量
支持力和运动时间t均不为零，则支持力的冲量不为零，故B错误；
D．该过程中因摩擦产生的热量为
故D正确。
故选D。
2．D
【详解】A．设设重物的质量为M，两种情况下重物均处于静止状态，合力为零，所以两绳对重物的合力始终与重物的重力等大反向、保持不变，故A错误；
B．以两个轻环和重物组成的系统为研究对象，竖直方向受到重力和水平横梁对环的支持力，如图所示
根据平衡条件得
得
可见杆对环的支持力不变，故B错误；
CD．设细绳对重物的拉力设为T，绳子与竖直方向的夹角为，根据竖直方向的平衡条件可得
则
两环适当靠近后，绳子与竖直方向的夹角变小，则变大，绳子拉力变小，故D正确，C错误。
故选D。
3．D
【详解】A．设太阳质量为，根据万有引力提供向心力可得
解得
故A错误；
B．设火星公转周期为，根据开普勒第三定律得
解得
故B错误；
C．根据题意无法求出火星的质量，所以无法求出天问一号在火星表面的重力加速度，故C错误；
D．地球绕太阳运转角速度
火星绕太阳运转的角速度
设地球和火星相距最近到第一次相距最远时间为，则
结合B选项，联立解得
故D正确。
故选D。
4．B
【详解】滑环固定时，设小球获得冲量I对应的初速度为，根据机械能守恒定律，有
滑环不固定时、物块初速度仍为，在物块摆起最大高度时，它们速度都为，在此程中物块和滑环组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒，则
由以上各式可得
联立可得，故选B。
5．C
【详解】A．运动员从飞出到落到雪坡上的整个过程中，由平抛运动规律可得
解得
所以两次在空中飞行的时间不相同，所以A错误；
B．根据
，
由于时间不同，所以落在雪坡上的位置不相同，则B错误；
C．根据动量定理可得
则两次运动动量的变化量之比为，所以C正确；
D．根据动能定理可得
则两次动能的增加量之比为，所以D错误；
故选C。
6．C
【详解】A与地面间的最大静摩擦力为
B与A间的最大静摩擦力为
A．当F=2N时，即
则小铁块与长木板都处于静止状态，故A错误；
B．当F=4N时，A、B间的摩擦力为4N，大于A与地面间的最大静摩擦力，则A会运动，故B错误；
C．当B与A间的摩擦力达到最大静摩擦时，对A有
解得
A、B整体有
解得
即当拉力大于4.5N时，小铁块与长木板发生相对滑动，故C正确；
D．当A、B发生相对滑动时，A对B的滑动摩擦力不变，A与地面间的滑动摩擦力也不变，则A的合力不变，加速度不变，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】A. 4s时两图象相交，说明甲、乙两物体位置坐标相同，到达同一位置而相遇，A正确；
B. 甲先沿正方向做匀速运动，后沿负方向做匀速运动，B错误；
C. 根据位移 时间图象的斜率等于物体运动的速度，知甲先沿正向运动，2s后沿负向运动，而乙一直沿正向运动，所以它们先同向运动，2s后反向运动，C错误；
D. 从位移 时间图象来看，两个物体2s末纵坐标读数之差最大，即两物体相距最远，可知2s末两物体相距最远，最大距离为
D错误。
故选A。
【点睛】位移-时间图象的斜率等于物体运动的速度，从位移图上可以知道物体在任意时刻的速度（斜率）和位置（纵坐标）。两个物体到达同一位置时才相遇。通过分析两个物体的速度关系，来判断何时两者间距最大。
8．C
【详解】根据牛顿第二定律得
则有
故选C。
9．D
【详解】当F=0时，对b，根据受力平衡得
解得
当c木块刚好离开水平地面时，对c根据平衡条件得
解得
当c木块刚好离开水平地面时，对b根据平衡条件得
解得
该过程p弹簧的左端向左移动的距离为
故选D。
10．A
【详解】A．探测器从轨道Ⅱ上转移到轨道Ⅲ上时，探测器要做离心运动，则需要增大速度，故应在P点点火进行加速，故A正确；
B．飞船在轨道Ⅰ上经过P点时，要点火加速，使其速度增大做离心运动，从而转移到轨道Ⅱ上运动，所以飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能小于轨道Ⅱ上运动的机械能，故B错误；
C．根据开普勒第三定律知，三个轨道的半长轴或半径不相等，故探测器在三个轨道上运动时的周期不相同，故C错误；
D．飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时与飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时受到的万有引力大小相等，根据牛顿第二定律可知加速度必定相等，故D错误。
故选A。
11．A
【详解】A．由x—t图象可知，2s末甲的位移为4m，乙的位移为1m，则2s末甲、乙两物体相距3m，A正确；
B．由图可看出4s时甲、乙两物体间的距离为0，B错误；
C．由图可看出在2 ~ 6s内甲向负方向运动，C错误；
D．由图可知，2s时甲、乙两物体间的距离最大，为3m，D错误。
故选A。
12．B
【详解】A．小木块与木板组成的系统动量守恒，由于木板的动量大于小木块的动量，所以系统的合动量方向向右；小木块先向左减速运动，速度减为零后再反向向右加速运动，最后小木块与木板一起匀速运动。设向右为正方向，由动量守恒定律得
解得
故A错误；
B．在整个过程中，木块B的动能变化量为
故B正确；
C．在整个过程中，木块B的动量变化量为
故C错误；
D．在整个过程中，由于小木块与木板之间有摩擦力作用，克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，故系统机械能不守恒，故D错误。
故选B。
13．C
【详解】A．由平抛运动规律有
解得
运动员飞行的时间t与v0成正比，所以运动员先后在空中飞行的时间不相同。A错误；
B．由平抛运动推论有速度夹角的正切值是位移夹角正切值的2倍， 落到雪坡上位移夹角相同，则速度的夹角也相同。所以B错误；
C．由于运动员飞行的时间t与v0成正比得
运动员飞行过程，由动量定理有
故运动员先后落在雪坡上动量的变化量之比与时间成正比为3:4，所以C正确；
D．运动员下落的高度为
由动能定理有
解得
运动员先后落在雪坡上动能的增加量与时间的平方成正比，动能的增加量之比为9:16，所以D错误；
故选C。
14．D
【详解】A．从A到C由机械能守恒得
解得
在C由牛顿第二定律有
解得
故A错误；
B．从A到B由机械能守恒得
解得
小滑块滑传送带后做匀减速直线运动到0，如果传送带速度为，则小滑块返回B点时速度小于，所以小滑块不能返回A点，故B错误；
C．小滑块在传送带上运动时，当小滑块滑上传送带的速度大于传送带的速度时，小滑块返回D端时的速度和滑上的速度大小不相等，由动量定理可知，摩擦力的冲量不为0，故C错误；
D．滑块与传送带摩擦产生的热量
传送带速度越大，相对路程越大，产生热量越多，故D正确。
故选D。
15．(1)10mg，方向竖直向下；(2)；(3)
【详解】(1)C从P点到Q点，由动能定理得
由向心力公式
可得
由牛顿第三定律可知，C对轨道的压力大小为10mg，方向竖直向下。
(2)设C与B发生完全非弹性碰撞后共同速度为，对C、B有
此后A加速，BC一起减速，经时间t达到共同速度v，设A的加速度大小为，由牛顿第二定律可得
方向向右；设BC的加速度大小为，由牛顿第二定律可得
方向向左；A做加速运动
BC做减速运动
位移关系为
解得
(3)若系统能够共减速，则加速度
则滑块A受到的摩擦力
所以A、BC达到共同速度之后无法相对静止，A与BC各自减速到0，对BC由动能定理得
又
将数据代入，可得
16．（1）1m/s；（2）1m/s，停在O点右侧的10m处；（3）0.05m/s和0.95m/s；（4）见解析
【详解】（1）A受到地面的摩擦力而减速，设A到O点速度为v由动能定理可得
可解得
（2）若不计AB碰撞中的机械能损失，设A，B碰撞后的速度为v，v，规定向右为正由动量守恒
由能量守恒
联立解得
v＝0，v＝1m/s
之后B在摩擦力作用下做匀减速直线运动由动能定理
解得
x＝10m
即碰撞完后A停在O点，冰壶B停在O点右侧10m处的M点
（3）设碰撞后A，B的速度分别为v′A v′B，由题意知道
由动量守恒得
其中
v＝1m/s
联立可解得
v′A＝0.05m/s
v′B＝0.95 m/s
（4）如下图，这个系统的初始动量方向为v0方向，在与B碰撞时动量守恒即碰完之后，两个物体的合动量方向还是与v0方向相同，又因为动量是一个矢量，所以用平行四边形法则合成，从而做出两物体的运动方向如下图
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页

广东省河源市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-01力学（含解析）