广东省深圳市第一中学高三物理力学模拟试卷及答案

广东省深圳市第一中学高三物理力学模拟试卷及答案第1页共1页广东省深圳市第一中学高三物理力学模拟试卷及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）1.一个质量为m的物体静止在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为μ。现用水平力F拉物体，但未使物体移动。下列说法正确的是A.物体受到的静摩擦力大小等于FB.物体受到的静摩擦力大小等于μmgC.物体受到的静摩擦力大小等于mgD.物体受到的静摩擦力大小等于μF参考答案：A2.如图所示，一个半径为R的光滑半球固定在水平面上，一个质量为m的小滑块从半球顶端由静止滑下，当滑块滑到半球上的某点P时，其速度大小为v，该点与半球顶端的连线与竖直方向的夹角为θ。则此时滑块受到的半球支持力大小为A.mgB.mv²/RC.mgcosθD.mgsinθ参考答案：C3.在光滑水平面上，一个质量为m的静止物体突然受到一个水平向右的恒定拉力F的作用，经过时间t移动了距离s。则下列说法正确的是A.物体的加速度大小为F/mB.物体的加速度大小为2s/t²C.物体的平均速度大小为s/tD.物体的末速度大小为Fs/t参考答案：B4.如图所示，一个质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ。现用平行于斜面向上的力F推物体，使物体沿斜面向上匀速运动。则下列说法正确的是A.物体受到的摩擦力大小等于μmgcosθB.物体受到的摩擦力大小等于F-mgsinθC.推力F大小等于mgsinθ+μmgcosθD.物体受到的合力大小等于F参考答案：C5.一个质量为m的小球以速度v沿光滑水平面运动，与一个静止的质量为2m的另一个小球发生弹性正碰。碰撞后，第一个小球的速度大小变为v/2，则第二个小球的速度大小为A.v/2B.vC.3v/2D.2v参考答案：B6.如图所示，一个质量为m的小球从高为h的光滑斜面顶端由静止滑下，滑到斜面底端后进入一个半径为R的光滑圆轨道。要使小球能够通过圆轨道的最高点，小球滑到斜面底端时的速度大小至少为A.√(2gh)B.√(2gR)C.√(gh)D.√(3gh/2)参考答案：B7.一个质量为m的小球以速度v沿光滑水平面运动，与一个静止的质量为2m的另一个小球发生完全非弹性正碰。碰撞后，两个小球粘在一起运动，则碰撞过程中系统损失的机械能占小球最初动能的A.1/4B.1/3C.1/2D.2/3参考答案：B8.如图所示，一个质量为m的小球从高为h的光滑水平面顶端由静止滑下，滑到水平面底端后进入一个半径为R的光滑圆轨道。要使小球能够通过圆轨道的最高点，小球滑到水平面底端时的速度大小至少为A.√(2gh)B.√(2gR)C.√(gh)D.√(3gh/2)参考答案：B9.一个质量为m的小球以速度v沿光滑水平面运动，与一个静止的质量为2m的另一个小球发生弹性正碰。碰撞后，第一个小球的速度大小变为v/2，则第二个小球的速度大小为A.v/2B.vC.3v/2D.2v参考答案：B10.如图所示，一个质量为m的小球从高为h的光滑斜面顶端由静止滑下，滑到斜面底端后进入一个半径为R的光滑圆轨道。要使小球能够通过圆轨道的最高点，小球滑到斜面底端时的速度大小至少为A.√(2gh)B.√(2gR)C.√(gh)D.√(3gh/2)参考答案：B二、填空题（共10小题，每题2分）1.在国际单位制中，力的单位是______。参考答案：牛顿2.一个物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s²，则3s内物体的位移是______米。参考答案：93.重力势能的表达式为______，其中h表示物体相对于零势能面的高度。参考答案：mgh4.物体做匀速圆周运动时，其加速度的方向始终指向______。参考答案：圆心5.两个共点力的大小分别为10N和15N，它们的合力最大为______N，最小为______N。参考答案：25,56.滑动摩擦力的大小通常用公式f=μN表示，其中μ是______，N是______。参考答案：动摩擦因数，正压力7.在完全失重状态下，物体对支持面的压力______（填“大于”、“小于”或“等于”）其重力。参考答案：等于8.物体从高处自由下落，不计空气阻力，其速度随时间变化的规律是______。参考答案：v=gt9.两个质量分别为m₁和m₂的物体，通过轻绳跨过光滑滑轮连接，若m₁m₂，则系统加速度的大小为______。参考答案：(m₁-m₂)g/(m₁+m₂)10.牛顿第三定律表述为：作用力与反作用力总是______。参考答案：大小相等，方向相反，作用在同一直线上三、判断题（共10小题，每题2分）1.物体做匀速圆周运动时，其加速度方向始终指向圆心。参考答案：√2.两个物体分别从不同高度同时自由下落，若不计空气阻力，则它们落地时速度相同。参考答案：√3.在光滑水平面上，一个静止的物体受到水平恒力作用，其机械能会发生变化。参考答案：×4.重力势能是相对的，但重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关。参考答案：√5.滑动摩擦力的大小总是等于动摩擦因数与正压力的乘积。参考答案：×6.在完全失重状态下，物体对支持面的压力为零，但仍然会受到重力的作用。参考答案：√7.机械能守恒定律适用于任何只有重力或系统内弹力做功的封闭系统。参考答案：√8.两个相互接触的物体之间如果没有相对运动或相对运动的趋势，则它们之间一定没有摩擦力。参考答案：×9.牛顿第三定律中的作用力与反作用力一定同时产生、同时消失，且性质相同。参考答案：√10.质点系动量守恒的条件是系统不受外力作用，或所受外力之和为零。参考答案：×四、简答题（共8小题，每题2分）1.简述牛顿第一定律的内容及其物理意义。参考答案：牛顿第一定律的内容是：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。其物理意义是揭示了惯性是物体的一种属性，并定义了力的作用效果是改变物体的运动状态。2.说明什么是向心力，并列举两个生活中向心力应用的实例。参考答案：向心力是指使物体沿着圆周运动的力，方向始终指向圆心。生活中向心力应用的实例有：汽车转弯时，地面提供的静摩擦力作为向心力；洗衣机脱水时，离心力使水被甩出，实际上是向心力作用的结果。3.分析功的定义，并解释正功和负功的区别。参考答案：功的定义是力与物体在力的方向上位移的乘积，表达式为W=Flcosθ。正功是指力与位移方向夹角小于90°时做的功，表示力对物体做正贡献；负功是指力与位移方向夹角大于90°时做的功，表示力对物体做负贡献。4.列举三个物体在平衡状态下的条件。参考答案：物体在平衡状态下的条件有三个：①物体所受合外力为零；②物体保持静止状态或匀速直线运动状态；③物体对支点的力矩平衡（对于有固定转动轴的物体）。5.简述简谐运动的特征。参考答案：简谐运动的特征有三个：①回复力F与位移x成正比，且方向相反，即F=-kx；②加速度a与位移x成正比，且方向相反，即a=-ω²x；③运动周期T与振幅无关，由系统自身性质决定，T=2π√(m/k)。6.解释什么是离心现象，并说明离心现象产生的原因。参考答案：离心现象是指物体在旋转时，由于惯性试图保持原有运动状态而远离旋转中心的现象。产生的原因是物体在旋转时，需要一个向心力来维持其圆周运动，如果向心力不足或消失，物体就会由于惯性远离旋转中心。7.分析万有引力定律的内容及其适用条件。参考答案：万有引力定律的内容是：宇宙中任何两个物体之间都存在相互吸引力，这个力的大小与两个物体的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，表达式为F=G(m₁m₂/r²)。适用条件是：①适用于质点间的引力计算；②对于均匀球体，可以视为质点，适用距离为球心之间的距离；③引力常量G是一个普适常量。8.列举两个力学中常见的守恒定律，并简述其内容。参考答案：力学中常见的守恒定律有两个：①机械能守恒定律，内容是：在只有重力或弹力做功的系统中，物体的动能和势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变；②动量守恒定律，内容是：在一个不受外力或所受外力合力为零的系统内，系统的总动量保持不变。五、应用题（共8小题，每题3分）1.一物体从静止开始沿倾角为30°的斜面下滑，斜面粗糙系数为0.2，求物体下滑5米时的速度大小。（g取10m/s²）参考答案：10m/s2.一质量为2kg的小球以10m/s的速度水平抛出，不计空气阻力，求小球落地时速度方向与水平方向夹角的正切值。（g取10m/s²）参考答案：13.一根轻质弹簧原长为10cm，劲度系数为200N/m，将其竖直悬挂，下端挂一个质量为5kg的物体，弹簧伸长多少？参考答案：2cm4.一辆汽车以72km/h的速度在水平路面上行驶，刹车时轮胎与地面间的动摩擦系数为0.5，求汽车刹车后滑行的距离。参考答案：40m5.一质量为50kg的人站在电梯中，电梯以1m/s²的加速度竖直向上运动，求此时人对电梯底板的压力。（g取10m/s²）参考答案：560N6.一物体从高处以初速度20m/s水平抛出，落地时速度方向与水平方向夹角为45°，不计空气阻力，求物体抛出点的高度。（g取10m/s²）参考答案：20m7.一根长为L的均匀细杆，其一端固定在水平桌面上，可绕固定点自由转动，另一端用水平力F拉着，使其与桌面成30°角，求力F的大小。参考答案：(3/4)mg8.一质量为m的小球从高处以初速度v₀水平抛出，不计空气阻力，求小球落地时动能比抛出时动能增加了多少？参考答案：(1/2)mv₀²标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：A解析：物体静止，说明水平方向受力平衡，拉力F与静摩擦力f大小相等，方向相反，即f=F。选项B错误，因为静摩擦力大小与正压力和动摩擦因数有关，但此时物体未移动，静摩擦力大小等于F，而不是μmg。选项C错误，因为mg是重力，方向竖直向下，与水平拉力F无关。选项D错误，因为静摩擦力大小等于F，而不是μF。2.参考答案：C解析：滑块在P点受到重力mg、半球支持力N和指向球心的向心力。根据牛顿第二定律，有mgcosθ-N=mv²/R。解得N=mgcosθ-mv²/R。选项A错误，因为mg是重力，不是支持力。选项B错误，因为mv²/R是向心力，不是支持力。选项D错误，因为mgsinθ是重力沿半球切线方向的分力，不是支持力。3.参考答案：B解析：根据运动学公式s=½at²，解得加速度a=2s/t²。选项A错误，因为F/m是根据牛顿第二定律F=ma得到的加速度，但题目中未说明物体是否受到其他力，不能确定加速度大小是否等于F/m。选项C错误，因为平均速度大小为s/t，但题目中未说明物体是否做匀速直线运动，不能确定平均速度大小是否等于s/t。选项D错误，因为末速度大小为Fs/t，但这是根据功的定义W=Fs得到的末速度大小，与题目条件不符。4.参考答案：C解析：物体沿斜面向上匀速运动，说明合力为零。沿斜面方向受力平衡，有F-mgsinθ-f=0。垂直斜面方向受力平衡，有N-mgcosθ=0。解得N=mgcosθ，f=μN=μmgcosθ。代入F-mgsinθ-μmgcosθ=0，解得F=mgsinθ+μmgcosθ。选项A错误，因为摩擦力大小等于μmgcosθ，但此时物体未移动，静摩擦力大小等于F，而不是μmgcosθ。选项B错误，因为f=μmgcosθ，代入F-mgsinθ-μmgcosθ=0，解得F=mgsinθ+μmgcosθ，而不是F-mgsinθ。选项D错误，因为物体受到的合力为零，而不是F。5.参考答案：B解析：弹性正碰，动量守恒，能量守恒。设第二个小球碰撞后的速度为v'，则有mv=mv/2+2mv'。解得v'=v/2。选项A错误，因为第二个小球碰撞后的速度大小为v/2，方向与第一个小球碰撞前相同。选项C错误，因为第二个小球碰撞后的速度大小为v/2，不是3v/2。选项D错误，因为第二个小球碰撞后的速度大小为v/2，不是2v。6.参考答案：B解析：小球通过圆轨道最高点时，最小速度为v_min，此时重力提供向心力，有mg=mv_min²/R。解得v_min=√(gR)。选项A错误，因为√(2gh)是小球滑到斜面底端时的速度大小，但题目要求的是通过圆轨道最高点的最小速度。选项C错误，因为√(gh)不是小球滑到斜面底端时的速度大小，也不是通过圆轨道最高点的最小速度。选项D错误，因为√(3gh/2)不是小球滑到斜面底端时的速度大小，也不是通过圆轨道最高点的最小速度。7.参考答案：B解析：完全非弹性正碰，动量守恒，能量不守恒。设碰撞后共同速度为v'，则有mv=(m+2m)v'。解得v'=v/3。碰撞前动能E_k=½mv²，碰撞后动能E_k'=½(m+2m)v'²=½(3m)(v/3)²=½mv²/3。系统损失的机械能ΔE=E_k-E_k'=½mv²-½mv²/3=½mv²/3。损失的机械能占小球最初动能的比率为ΔE/E_k=(½mv²/3)/(½mv²)=1/3。选项A错误，因为损失的机械能占小球最初动能的比率为1/3，而不是1/4。选项C错误，因为损失的机械能占小球最初动能的比率为1/3，而不是1/2。选项D错误，因为损失的机械能占小球最初动能的比率为1/3，而不是2/3。8.参考答案：B解析：小球滑到水平面底端时的速度大小至少为通过圆轨道最高点的最小速度，即v_min=√(gR)。选项A错误，因为√(2gh)是小球滑到斜面底端时的速度大小，但题目要求的是通过圆轨道最高点的最小速度。选项C错误，因为√(gh)不是小球滑到水平面底端时的速度大小，也不是通过圆轨道最高点的最小速度。选项D错误，因为√(3gh/2)不是小球滑到水平面底端时的速度大小，也不是通过圆轨道最高点的最小速度。9.10.参考答案：B解析：小球滑到斜面底端时的速度大小至少为通过圆轨道最高点的最小速度，即v_min=√(gR)。选项A错误，因为√(2gh)是小球滑到斜面底端时的速度大小，但题目要求的是通过圆轨道最高点的最小速度。选项C错误，因为√(gh)不是小球滑到斜面底端时的速度大小，也不是通过圆轨道最高点的最小速度。选项D错误，因为√(3gh/2)不是小球滑到斜面底端时的速度大小，也不是通过圆轨道最高点的最小速度。二、填空题1.参考答案：牛顿解析：力的单位在国际单位制中是牛顿，符号为N，这是力学中的基本单位之一，用于衡量物体间相互作用的大小。2.参考答案：9解析：根据匀加速直线运动的位移公式s=½at²，代入a=2m/s²，t=3s，得到s=½×2×3²=9m。3.参考答案：mgh解析：重力势能的表达式为mgh，其中m是物体质量，g是重力加速度，h是物体相对于零势能面的高度。4.参考答案：圆心解析：匀速圆周运动中，加速度的方向始终指向圆心，称为向心加速度，它使物体保持圆周运动。5.参考答案：25,5解析：两个力的合力最大时，方向相同，大小为F₁+F₂=10N+15N=25N；最小时，方向相反，大小为|F₁-F₂|=|10N-15N|=5N。6.参考答案：动摩擦因数，正压力解析：滑动摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数μ和正压力N成正比，公式为f=μN。7.参考答案：等于解析：在完全失重状态下，物体没有重力作用，因此对支持面的压力等于零，即等于其重力。8.参考答案：v=gt解析：自由落体运动中，不计空气阻力，速度随时间均匀增加，公式为v=gt，其中g是重力加速度。9.参考答案：(m₁-m₂)g/(m₁+m₂)解析：根据牛顿第二定律，对两个物体分别列出方程，联立求解得到系统加速度a=(m₁-m₂)g/(m₁+m₂)。10.参考答案：大小相等，方向相反，作用在同一直线上解析：牛顿第三定律表述为：作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上，且分别作用在两个不同的物体上。三、判断题1.参考答案：√解析：物体做匀速圆周运动时，速度方向不断改变，根据牛顿第二定律，加速度不为零且方向始终指向圆心，提供向心力。这是匀速圆周运动的本质特征，加速度即向心加速度。2.参考答案：√解析：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，加速度为重力加速度g。根据v²=2gh，高度相同，落地时速度大小相同，方向竖直向下。与物体质量无关，这是经典力学中的基本结论。3.参考答案：×解析：在光滑水平面上，物体受水平恒力F作用，根据牛顿第二定律，物体将做匀加速直线运动。由于水平面光滑，没有摩擦力做功，只有恒力F做正功，动能增加。但机械能等于动能与重力势能之和，由于重力势能不变（高度不变），动能增加意味着机械能增加。因此机械能会变化，且增加。4.参考答案：√解析：重力势能Ep=mgh，其中h是相对高度。重力势能的值与零势能面的选取有关，是相对的。但重力做功W=-ΔEp=-mg(h₂-h₁)，只与初末位置的高度差有关，与路径无关。这是重力势能和重力做功的基本性质。5.参考答案：×解析：滑动摩擦力f=μN，其中μ是动摩擦因数，N是正压力。这个公式适用于物体发生相对滑动的情况。静摩擦力的大小则根据平衡条件或牛顿第二定律确定，不一定等于μN。只有当物体恰好开始滑动时，静摩擦力才达到最大值fs.max=μN。因此，不能说滑动摩擦力总是等于μN。6.参考答案：√解析：完全失重是指物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）为零，此时物体处于自由落体状态，加速度为g。但物体仍然受到重力的作用，重力是产生加速度的原因。失重只是支持力为零，不是重力消失。7.参考答案：√解析：机械能守恒定律表述为：在只有重力或系统内弹力做功的系统中，系统的动能与势能（包括重力势能和弹性势能）之和保持不变。这意味着系统机械能总量守恒。这是能量守恒定律在重力场中的具体体现，适用于封闭系统且无非保守力做功的条件。8.参考答案：×解析：摩擦力的产生条件是：①接触面粗糙；②存在相对运动或相对运动的趋势；③有正压力。两个物体相互接触，若它们之间有相对运动或相对运动的趋势，且接触面粗糙，则有摩擦力。即使没有相对运动，只要存在相对运动的趋势（如用水平力推静止的物体但未推动），也会产生静摩擦力。因此，没有相对运动或相对运动趋势不一定没有摩擦力。9.参考答案：√解析：牛顿第三定律指出，两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，且分别作用在两个不同的物体上。它们同时产生、同时消失，力的性质相同（都是弹力或都是引力等）。这是作用力与反作用力的基本特征，与相互作用的具体形式无关。10.参考答案：×解析：质点系动量守恒的条件是：系统所受合外力为零，或系统在某一方向上所受合外力为零。如果系统不受外力作用，则合外力自然为零，动量守恒。但若系统所受合外力之和不为零，只要系统在某一方向上所受合外力之和为零，则系统在该方向上的动量守恒。例如，在水平方向不受力，但在竖直方向受重力，水平方向动量守恒。因此，动量守恒的条件是系统所受合外力为零，或系统在某一方向上所受合外力之和为零，而不仅仅是合外力之和为零。四、简答题1.参考答案：牛顿第一定律的内容是：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。其物理意义是揭示了惯性是物体的一种属性，并定义了力的作用效果是改变物体的运动状态。解析：牛顿第一定律是经典力学的基础，它描述了物体在不受外力或所受外力合力为零时的运动状态。该定律揭示了惯性是物体保持原有运动状态的性质，是物体固有的属性。同时，定律也定义了力的作用效果，即力是改变物体运动状态的原因。在理解牛顿第一定律时，需要注意区分“不受力”和“合力为零”两种情况，后者同样可以使物体保持匀速直线运动或静止状态。2.参考答案：向心力是指使物体沿着圆周运动的力，方向始终指向圆心。生活中向心力应用的实例有：汽车转弯时，地面提供的静摩擦力作为向心力；洗衣机脱水时，离心力使水被甩出，实际上是向心力作用的结果。解析：向心力是维持物体做圆周运动的关键力，其方向始终指向圆心，是使物体速度方向不断改变的原因。在现实生活中，向心力无处不在。例如，汽车转弯时，需要地面提供的静摩擦力作为向心力，才能使汽车沿弯道行驶。洗衣机脱水时，通过高速旋转产生的离心力（实际上是向心力的反作用力）将水甩出，这也是向心力应用的典型例子。理解向心力的概念对于分析圆周运动至关重要。3.参考答案：功的定义是力与物体在力的方向上位移的乘积，表达式为W=Flcosθ。正功是指力与位移方向夹角小于90°时做的功，表示力对物体做正贡献；负功是指力与位移方向夹角大于90°时做的功，表示力对物体做负贡献。解析：功是描述力对物体作用效果的物理量，是能量转化的量度。在计算功时，需要考虑力的大小、位移的大小以及力与位移方向之间的夹角。当力与位移方向相同或夹角小于90°时，力对物体做正功，增加物体的动能；当力与位移方向相反或夹角大于90°时，力对物体做负功，减少物体的动能。理解正功和负功的区别对于分析力学问题非常重要。4.参考答案：物体在平衡状态下的条件有三个：①物体所受合外力为零；②物体保持静止状态或匀速直线运动状态；③物体对支点的力矩平衡（对于有固定转动轴的物体）。解析：平衡状态是指物体保持静止或做匀速直线运动的状态，此时物体所受合外力为零。对于有固定转动轴的物体，除了合外力为零外，还需要满足力矩平衡的条件，即所有力矩的代数和为零。这三个条件是判断物体是否处于平衡状态的基本依据，在解决力学问题时经常用到。5.参考答案：简谐运动的特征有三个：①回复力F与位移x成正比，且方向相反，即F=-kx；②加速度a与位移x成正比，且方向相反，即a=-ω²x；③运动周期T与振幅无关，由系统自身性质决定，T=2π√(m/k)。解析：简谐运动是一种周期性运动，其回复力与位移成正比且方向相反，这是简谐运动的本质特征。根据牛顿第二定律，回复力F等于质量m乘以加速度a，因此加速度也与位移成正比且方向相反。简谐运动的周期由系统自身性质决定，与振幅无关，这是简谐运动区别于其他周期运动的特征。理解简谐运动的特征对于分析振动问题非常重要。6.参考答案：离心现象是指物体在旋转时，由于惯性试图保持原有运动状态而远离旋转中心的现象。产生的原因是物体在旋转时，需要一个向心力来维持其圆周运动，如果向心力不足或消失，物体就会由于惯性远离旋转中心。解析：离心现象是惯性在旋转运动中的表现。当物体做圆周运动时，需要一个向心力来维持其运动状态。如果提供向心力的力不足或消失，物体就会由于惯性沿着切线方向飞出，远离旋转中心。需要注意的是，离心力是惯性力，是旋转系统内部物体之间的相互作用力，不是外部的真实力。离心现象在生活中的应用非常广泛，例如洗衣机脱水、离心机分离物质等。7.参考答案：万有引力定律的内容是：宇宙中任何两个物体之间都存在相互吸引力，这个力的大小与两个物体的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，表达式为F=G(m₁m₂/r²)。适用条件是：①适用于质点间的引力计算；②对于均匀球体，可以视为质点，适用距离为球心之间的距离；③引力常量G是一个普适常量。解析：万有引力定律是描述物体之间相互吸引的规律，是经典力学的重要组成部分。该定律表明，任何两个物体之间都存在相互吸引力，这个力的大小与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。在应用万有引力定律时，需要注意其适用条件。对于质点间的引力计算可以直接应用，对于均匀球体，可以将其视为质点，适用距离为球心之间