专题01力学知识（期末真题汇编，上海专用）高二物理上学期

专题01 力学知识 地 城 考点01 机械能及其守恒定律 1．(24-25高三上·江苏徐州·期中)郑钦文在2024年巴黎奥运会网球女单比赛中夺冠。她发球时将网球斜向下击出，如图所示，不计空气阻力，则（    ） A．击球时，球拍对球的作用力大于球对球拍的作用力 B．击球时，球拍对球的作用力小于球对球拍的作用力 C．球从被击出到落地前，机械能守恒 D．球从被击出到落地前，机械能减少 【答案】C 【详解】AB．根据牛顿第三定律可知，击球时，球拍对球的作用力等于球对球拍的作用力，故AB错误； CD．因为不计空气阻力，则球从被击出到落地前，球只受重力，只有球的重力做功，所以球的机械能守恒，故C正确，D错误。 故选C。 2．(24-25高二上·上海建平中学·期末)如图所示，一条不可伸长的轻质软绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个质量分别为、的小球和，用手按住球静止于地面时，球离地面的高度为。两物体均可视为质点，定滑轮的质量及一切阻力均不计，重力加速度为。释放球后，球刚要落地前，下列说法正确的是（　　） A．球的机械能守恒 B．球的机械能增加 C．和组成的系统（包括软绳）机械能守恒 D．以上说法都不正确 【答案】C 【详解】在运动过程中，绳子拉力对a球做正功，则a球机械能增加，绳子拉力对b球做负功，则b球机械能减小，对于ab两球组成的系统（包括软绳），只有重力做功，系统的机械能守恒。 故选C。 3．(24-25高二上·上海建平中学·期末)健身节中，某校男生进行拉轮胎训练，如图所示。质量为的轮胎在与水平面成角的恒定拉力作用下，沿水平地面向前匀速移动了一段距离。已知轮胎与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为，合力对轮胎做功为 ，滑动摩擦力做功为 。 【答案】 0 / 【详解】[1]由于轮胎匀速运动，轮胎的动能保持不变，根据动能定理可得合力对轮胎做功为 [2]轮胎受到的滑动摩擦力为 根据受力平衡可得 则滑动摩擦力做功为 4．(24-25高二上·上海建平中学·期末)游乐场中的摩天轮半径为，从最高点开始匀速转动。质量为的乘客坐在座厢内与之相对静止地一起运动，重力加速度为，则该乘客半周时间内重力做功为 ，合外力做功为 。 【答案】 0 【详解】[1]从最高点开始匀速转动，则该乘客半周时间内重力做功为 [2]由于乘客做匀速运动，动能保持不变，根据动能定理可知，合外力做功为0。 5．(24-25高二上·上海建平中学·期末)如图所示，在竖直平面内固定一个粗糙的半圆形细管，、为细管上的两点，点与圆心等高，点为细管最低点。一个小球从点匀速率滑到点。小球从点滑到点的过程中，关于小球，下列说法正确的是（　　） A．合力做功为零 B．重力做功功率一直增大 C．机械能不变 D．机械能增大 【答案】A 【详解】A．小球从A点滑到B点的过程中，做匀速圆周运动，小球的动能不变，根据动能定理可知，合力做功为零，A正确； B．根据公式可得，重力的功率 由于速度方向与竖直方向的夹角逐渐增大，则逐渐减小，小球的重力和速度均不变，故重力做功的功率一直减小，B错误； CD．整个过程中小球的动能不变，重力势能减小，则小球的机械能减小，CD错误。 故选A。 6．(24-25高二上·上海建平中学·期末)如图为游乐场滑道的示意图，内壁光滑的水平半圆形管道与倾角的倾斜管道和水平直管道顺滑连接，管道的端离管道所在平面的高度，管道的跨度，离水面的高．质量的游客（可视为质点）从端静止滑下，游客与管道的动摩擦因数，与管道的动摩擦因数，游客经过点时速度大小不变，整个过程空气阻力不计，重力加速度取。（，）求： (1)游客经过点时的速度大小； (2)游客进入圆管后对管侧壁的弹力大小； (3)要使游客落到水中速度为，求管道长度。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）AB过程，由动能定理得 解得游客经过点时的速度大小为 （2）游客在管道BC中做匀速圆周运动，竖直方向有 水平方向有 则有 根据牛顿第三定律可知，游客进入圆管后对管侧壁的弹力大小为。 （3）要使游客落水且速度为8m/s，游客从B点到落水过程，由动能定理可得 解得管道长度为 地 城 考点02 动量及其守恒定律 7．(24-25高三上·北京师范大学第二附属中学·月考)三个相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上，轻绳互相平行，三个钢球球心等高，彼此间有小间隙。它们之间的碰撞可视为弹性碰撞。不计空气阻力。现向左拉起小球1，由静止释放。则在此后的运动过程中会出现下面哪个图所示的情景（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】两个质量相等的小球发生弹性碰撞过程有 ， 解得 ， 可知，碰撞过程速度发生交换，则向左拉起小球1，1与2碰撞后，1处于静止，2瞬间获得速度，随后2与3碰撞后，2处于静止，3瞬间获得速度，可知，若3在运动，则1、2均处于静止，若1在运动，则2、3均处于静止，即第三个图形符合要求。 故选C。 8．(24-25高二上·上海格致中学·期末)台风“贝碧嘉”来袭，给高层建筑物带来了不小的挑战。已知空气密度为，风速为，空气吹到建筑物上后速度瞬间减为0，建筑物的面积为，则单位时间内吹到建筑物上的空气质量为 。已知三级风速约为，十四级风速约为。则十四级风速作用在建筑物上的风力大约是三级风速作用在建筑物上的风力的 倍。 【答案】 121 【详解】[1]单位时间内吹到建筑物上的空气质量为 [2]以t时间内吹到建筑物上的空气为研究对象，根据动量定理可得 其中 联立解得 则十四级风速作用在建筑物上的风力与三级风速作用在建筑物上的风力之比为 9．(24-25高二上·上海格致中学·期末)柴油打桩机由重锤汽缸、活塞桩帽等组成。重锤汽缸的质量为，钢筋混凝土桩固定在活塞桩帽下端，桩帽和桩总质量为。汽缸从桩帽正上方一定高度自由下落，汽缸下落过程中，桩体始终静止。当汽缸到最低点时，向缸内喷射柴油，柴油燃烧，产生猛烈推力，汽缸和桩体瞬间分离，汽缸上升的最大高度为，重力加速度为。 (1)求汽缸和桩体分离瞬间汽缸的速度大小； (2)求柴油燃烧产生的推力对汽缸的冲量大小和方向； (3)设桩体向下运动过程中所受阻力恒为，求该次燃烧后桩体在泥土中向下移动的距离。 【答案】(1) (2)，方向竖直向上。 (3) 【详解】（1）对汽缸，由运动学公式有 解得汽缸和桩体分离瞬间汽缸的速度大小 （2）对分离瞬间重锤汽缸，由于内力远大于外力，有规定向上为正方向，由动量定理有 方向竖直向上。 （3）分离瞬间，由于内力远大于外力，所以重锤汽缸和桩体组成的系统动量守恒，有 分离后对桩体，由动能定理，有 联立解得该次燃烧后桩体在泥土中向下移动的距离 地 城 考点03 机械振动和机械波 10．(24-25高二上·上海格致中学·期末)如图所示为某一时刻波源S1、S2在水槽中形成的水波，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的频率相同，振幅相同，则下列说法正确的是（　　） A．这两列波的波长相同，在两波相遇的区域中会产生干涉 B．a、c、d三点位移始终最大，等于两列波的振幅之和 C．a、c、d三点的振动始终加强，b点的振动始终减弱 D．从此刻再经过四分之一个周期，a、b、c、d四点的位移均为零 【答案】ACD 【详解】A．在同一介质中波速相同，因为两列波的频率相同，所以波长一定相同，在两波相遇的区域会发生干涉，故A正确； BC．此刻a、c、d三点位移最大，等于两列波的振幅之和，在这些点两列波引起的振动总是相互加强的，质点的振幅最大，但位移是时刻在变化，不是始终最大，在b点是两列波波峰和波谷相遇点，两列波引起的振动总是相互减弱的，质点的振幅最小，振动始终减弱，故B错误，C正确； D．从此刻再经过四分之一个周期，a、b、c、d四点的位移均为零，此时刻四点处于平衡位置，故D正确。 故选ACD。 11．(24-25高二上·上海格致中学·期末)单摆在振动过程中，对摆球的分析正确的是（　　） A．摆球在最低点加速度为零 B．回复力始终由线的拉力与重力的合力提供 C．摆球在任何位置加速度都不等于零 D．摆球在最低点回复力不为零 【答案】C 【详解】A．摆球在最低点时沿切线方向的加速度为0，但向心加速度不为0，故A错误； BD．回复力由重力沿切线方向的分力提供，摆球在最低点回复力为零，故BD错误； C．由于摆球做圆周运动，轨迹为曲线，摆球在最高点时沿切线方向的加速度不为0，在最低点时向心加速度不为0，所以摆球在任何位置加速度都不等于零，故C正确。 故选C。 12．(24-25高二上·上海格致中学·期末)如图，轴方向有一根均匀弹性轻绳，坐标分别为与的质点同时沿竖直方向做简谐运动，形成相向传播的甲、乙两列波，时刻的波形如图。则（　　） A．两列波的起振方向均为向上起振 B．甲乙两波的频率之比为 C．第一次波峰相遇在位置 D．乙波的衍射本领比甲波强 【答案】ABC 【详解】A．根据波的传播方向，用同侧法可以判断两列波波源的起振方向相同，均为向上振动，故A正确； B．根据频率 图中可知甲乙波长比为2：1，同种介质中波速v不变，甲乙频率比为1：2，故B正确； C．第一次波峰相遇时的坐标为，故C正确； D．因为甲的波长更大，故乙波的衍射本领比甲波小，故D错误。 故选ABC。 13．(24-25高二上·上海格致中学·期末)图乙表示一列简谐横波在某时刻的波形图，图甲表示质点M从此时刻开始的振动图像，此时质点N运动方向沿着y轴 （填“正”或“负”）方向。则再经过时间，波向前传播 。 【答案】 负 7 【详解】[1]由图甲可知此时质点M沿着y轴负方向运动，根据波形平移法可知，波沿x轴负方向传播，则此时质点N运动方向沿着y轴负方向； [2]由题图可知周期为，波长为，则传播速度为 则再经过时间，波向前传播的距离为 二、声波降噪 14．(24-25高二上·上海大同中学·期末)如图所示是主动降噪耳机的工作原理图。在耳机内设有麦克风，用来收集环境中的噪声信号，在此基础上，耳机的处理器产生与环境噪声相位相反的反噪声波来抵消噪声。下列说法正确的是（　　） A．主动降噪利用了声波的衍射 B．反噪声波频率和噪声波频率可以不同 C．理想情况下，反噪声波和噪声波振幅相同 D．主动降噪耳机可以使进入耳膜的声波频率变小 15．(24-25高二上·上海大同中学·期末)如图所示是一列简谐横波在某一时刻的波的图像，A、B、C是介质中的三个质点，已知波是向x正方向传播，波速为v=20m/s，下列说法正确的是（　　） A．这列波的波长是10m B．质点B此刻向y轴正方向运动 C．质点C再经过0.1s通过平衡位置 D．质点在一个周期内通过的路程一定为0.8cm 【答案】14．C 15．B 【解析】14．ABC．主动降噪利用了声波的干涉原理，所以反噪声波频率和噪声波频率应相同，理想情况下，反噪声波和噪声波振幅相同，故AB错误，C正确； D．声波进入主动降噪耳机后频率不变，故D错误。 故选C。 15．A．由图可知，波长为12m，故A错误； B．根据“上下坡”法可知，质点B此刻向y轴正方向运动，故B正确； C．周期为 所以质点C再经过0.15s通过平衡位置，故C错误； D．质点在一个周期内通过的路程一定为 故D错误。 故选B。 地 城 考点04 圆周运动 16．(24-25高二上·上海建平中学·期末)如图所示为马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为的圆轨道，表演者骑摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为，以的速度通过轨道最高点，则此时轨道对车的作用力大小为 ，方向为 ． 【答案】 竖直向下 【详解】[1][2]对人和摩托车整体受力分析，根据牛顿第二定律可得 其中 联立解得 即此时轨道对车的作用力大小为，方向竖直向下。 17．(24-25高二上·上海建平中学·期末)如图，在轨运行的量子科学实验卫星“墨子号”和地球静止卫星，可近似看成绕地球做匀速圆周运动，地球静止卫星的轨道半径更大。设“墨子号”及静止卫星绕地球运行的速度和周期分别为、和、。则（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AB．根据万有引力提供向心力可得 解得 由于地球静止卫星的轨道半径大于“墨子号”的轨道半径，故有 A错误，B正确； CD．根据周期的公式 由于地球静止卫星的轨道半径大于“墨子号”的轨道半径,静止卫星的线速度小于“墨子号”卫星的线速度，故有 CD错误。 故选B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 力学知识 地 城 考点01 机械能及其守恒定律 1．(24-25高三上·江苏徐州·期中)郑钦文在2024年巴黎奥运会网球女单比赛中夺冠。她发球时将网球斜向下击出，如图所示，不计空气阻力，则（    ） A．击球时，球拍对球的作用力大于球对球拍的作用力 B．击球时，球拍对球的作用力小于球对球拍的作用力 C．球从被击出到落地前，机械能守恒 D．球从被击出到落地前，机械能减少 2．(24-25高二上·上海建平中学·期末)如图所示，一条不可伸长的轻质软绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个质量分别为、的小球和，用手按住球静止于地面时，球离地面的高度为。两物体均可视为质点，定滑轮的质量及一切阻力均不计，重力加速度为。释放球后，球刚要落地前，下列说法正确的是（　　） A．球的机械能守恒 B．球的机械能增加 C．和组成的系统（包括软绳）机械能守恒 D．以上说法都不正确 3．(24-25高二上·上海建平中学·期末)健身节中，某校男生进行拉轮胎训练，如图所示。质量为的轮胎在与水平面成角的恒定拉力作用下，沿水平地面向前匀速移动了一段距离。已知轮胎与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为，合力对轮胎做功为 ，滑动摩擦力做功为 。 4．(24-25高二上·上海建平中学·期末)游乐场中的摩天轮半径为，从最高点开始匀速转动。质量为的乘客坐在座厢内与之相对静止地一起运动，重力加速度为，则该乘客半周时间内重力做功为 ，合外力做功为 。 5．(24-25高二上·上海建平中学·期末)如图所示，在竖直平面内固定一个粗糙的半圆形细管，、为细管上的两点，点与圆心等高，点为细管最低点。一个小球从点匀速率滑到点。小球从点滑到点的过程中，关于小球，下列说法正确的是（　　） A．合力做功为零 B．重力做功功率一直增大 C．机械能不变 D．机械能增大 6．(24-25高二上·上海建平中学·期末)如图为游乐场滑道的示意图，内壁光滑的水平半圆形管道与倾角的倾斜管道和水平直管道顺滑连接，管道的端离管道所在平面的高度，管道的跨度，离水面的高．质量的游客（可视为质点）从端静止滑下，游客与管道的动摩擦因数，与管道的动摩擦因数，游客经过点时速度大小不变，整个过程空气阻力不计，重力加速度取。（，）求： (1)游客经过点时的速度大小； (2)游客进入圆管后对管侧壁的弹力大小； (3)要使游客落到水中速度为，求管道长度。 地 城 考点02 动量及其守恒定律 7．(24-25高三上·北京师范大学第二附属中学·月考)三个相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上，轻绳互相平行，三个钢球球心等高，彼此间有小间隙。它们之间的碰撞可视为弹性碰撞。不计空气阻力。现向左拉起小球1，由静止释放。则在此后的运动过程中会出现下面哪个图所示的情景（　　） A． B． C． D． 8．(24-25高二上·上海格致中学·期末)台风“贝碧嘉”来袭，给高层建筑物带来了不小的挑战。已知空气密度为，风速为，空气吹到建筑物上后速度瞬间减为0，建筑物的面积为，则单位时间内吹到建筑物上的空气质量为 。已知三级风速约为，十四级风速约为。则十四级风速作用在建筑物上的风力大约是三级风速作用在建筑物上的风力的 倍。 9．(24-25高二上·上海格致中学·期末)柴油打桩机由重锤汽缸、活塞桩帽等组成。重锤汽缸的质量为，钢筋混凝土桩固定在活塞桩帽下端，桩帽和桩总质量为。汽缸从桩帽正上方一定高度自由下落，汽缸下落过程中，桩体始终静止。当汽缸到最低点时，向缸内喷射柴油，柴油燃烧，产生猛烈推力，汽缸和桩体瞬间分离，汽缸上升的最大高度为，重力加速度为。 (1)求汽缸和桩体分离瞬间汽缸的速度大小； (2)求柴油燃烧产生的推力对汽缸的冲量大小和方向； (3)设桩体向下运动过程中所受阻力恒为，求该次燃烧后桩体在泥土中向下移动的距离。 地 城 考点03 机械振动和机械波 10．(24-25高二上·上海格致中学·期末)如图所示为某一时刻波源S1、S2在水槽中形成的水波，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的频率相同，振幅相同，则下列说法正确的是（　　） A．这两列波的波长相同，在两波相遇的区域中会产生干涉 B．a、c、d三点位移始终最大，等于两列波的振幅之和 C．a、c、d三点的振动始终加强，b点的振动始终减弱 D．从此刻再经过四分之一个周期，a、b、c、d四点的位移均为零 11．(24-25高二上·上海格致中学·期末)单摆在振动过程中，对摆球的分析正确的是（　　） A．摆球在最低点加速度为零 B．回复力始终由线的拉力与重力的合力提供 C．摆球在任何位置加速度都不等于零 D．摆球在最低点回复力不为零 12．(24-25高二上·上海格致中学·期末)如图，轴方向有一根均匀弹性轻绳，坐标分别为与的质点同时沿竖直方向做简谐运动，形成相向传播的甲、乙两列波，时刻的波形如图。则（　　） A．两列波的起振方向均为向上起振 B．甲乙两波的频率之比为 C．第一次波峰相遇在位置 D．乙波的衍射本领比甲波强 13．(24-25高二上·上海格致中学·期末)图乙表示一列简谐横波在某时刻的波形图，图甲表示质点M从此时刻开始的振动图像，此时质点N运动方向沿着y轴 （填“正”或“负”）方向。则再经过时间，波向前传播 。 二、声波降噪 14．(24-25高二上·上海大同中学·期末)如图所示是主动降噪耳机的工作原理图。在耳机内设有麦克风，用来收集环境中的噪声信号，在此基础上，耳机的处理器产生与环境噪声相位相反的反噪声波来抵消噪声。下列说法正确的是（　　） A．主动降噪利用了声波的衍射 B．反噪声波频率和噪声波频率可以不同 C．理想情况下，反噪声波和噪声波振幅相同 D．主动降噪耳机可以使进入耳膜的声波频率变小 15．(24-25高二上·上海大同中学·期末)如图所示是一列简谐横波在某一时刻的波的图像，A、B、C是介质中的三个质点，已知波是向x正方向传播，波速为v=20m/s，下列说法正确的是（　　） A．这列波的波长是10m B．质点B此刻向y轴正方向运动 C．质点C再经过0.1s通过平衡位置 D．质点在一个周期内通过的路程一定为0.8cm 地 城 考点04 圆周运动 16．(24-25高二上·上海建平中学·期末)如图所示为马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为的圆轨道，表演者骑摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为，以的速度通过轨道最高点，则此时轨道对车的作用力大小为 ，方向为 ． 17．(24-25高二上·上海建平中学·期末)如图，在轨运行的量子科学实验卫星“墨子号”和地球静止卫星，可近似看成绕地球做匀速圆周运动，地球静止卫星的轨道半径更大。设“墨子号”及静止卫星绕地球运行的速度和周期分别为、和、。则（　　） A． B． C． D． 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $