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2023年高考真题分类汇编:力与运动
一、选择题
1．（2023·北京）在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为F，用停表测得小球转过n圈所用的时间为t，用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径R。下列说法正确的是（ ）
A．圆周运动轨道可处于任意平面内
B．小球的质量为
C．若误将圈记作n圈，则所得质量偏大
D．若测R时未计入小球半径，则所得质量偏小
2．（2023·山东）如图所示，电动公交车做匀减速直线运动进站，连续经过R、S、T三点，已知ST间的距离是RS的两倍，RS段的平均速度是10m/s，ST段的平均速度是5m/s，则公交车经过T点时的瞬时速度为（ ）
A．3m/s B．2m/s C．1m/s D．0.5m/s
3．（2023·山东）质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．（2023·山东）《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径均为R的水轮，以角速度ω匀速转动。水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田。当地的重力加速度为g，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为（ ）
A． B． C． D．nmgωRH
5．（2023·浙江）铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能E和机械能E随运动时间t的变化关系中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
6．（2023·浙江）图为“玉兔二号”巡视器在月球上从O处行走到B处的照片，轨迹OA段是直线，AB段是曲线，巡视器质量为135kg，则巡视器（ ）
A．受到月球的引力为1350N
B．在AB段运动时一定有加速度
C．OA段与AB段的平均速度方向相同
D．从O到B的位移大小等于OAB轨迹长度
7．（2023·浙江）下列四组物理量中均为标量的是（ ）
A．电势电场强度 B．热量功率
C．动量动能 D．速度加速度
8．（2023·浙江）在足球运动中，足球入网如图所示，则（ ）
A．踢香蕉球时足球可视为质点
B．足球在飞行和触网时惯性不变
C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力
D．触网时足球对网的力大于网对足球的力
9．（2023·上海）一场跑步比赛中，第三跑道的运动员跑到30m处时，秒表计时为3.29s。根据以上信息，能否算得该运动员在这段时间内的平均速度和瞬时速度（ ）
A．可以算得平均速度，可以算得瞬时速度
B．无法算得平均速度，可以算得瞬时速度
C．可以算得平均速度，无法算得瞬时速度
D．无法算得平均速度，无法算得瞬时速度
10．（2023·上海）炮管发射数百次炮弹后报废，炮弹飞出速度为1000m/s，则炮管报废前炮弹在炮管中运动的总时长约为（ ）
A．5秒 B．5分钟 C．5小时 D．5天
11．（2023·辽宁）如图 (a)， 从高处M 点到地面N 点有Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道。两相同小物块甲、乙同 时 从M 点由静止释放，沿不同轨道滑到N 点，其速率v 与时间t的关系如图 (b)所示。由图可知，两物块在离开M 点后、到达N 点前的下滑过程中（ ）。
A．甲沿I下滑且同一时刻甲的动能比乙的大
B．甲沿Ⅱ下滑且同一时刻甲的动能比乙的小
C．乙沿 I下滑且乙的重力功率一直不变
D．乙沿Ⅱ下滑且乙的重力功率一直增大
12．（2023·辽宁）某同学在练习投篮，篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示，篮球所受合力F 的示意图可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
13．（2023·辽宁）在地球上观察，月球和太阳的角直径(直径对应的张角)近似相等，如图所示。若 月球绕地球运动的周期为 T ， 地球绕太阳运动的周期为 T ， 地球半径是月球半径的 k 倍，则地球与太阳的平均密度之比约为（ ）。
A． B． C． D．
14．（2023·江苏）设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道．该卫星与月球相比，一定相等的是（ ）
A．质量 B．向心力大小
C．向心加速度大小 D．受到地球的万有引力大小
15．（2023·江苏）滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比，图甲中滑块（ ）
A．受到的合力较小
B．经过A点的动能较小
C．在A、B之间的运动时间较短
D．在A、B之间克服摩擦力做的功较小
16．（2023·江苏）电梯上升过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。电梯加速上升的时段是（ ）
A．从20.0s到30.0s B．从30.0s到40.0s
C．从40.0s到50.0s D．从50.0s到60.0s
17．（2023·江苏）达·芬奇的手稿中描述了这样一个实验：一个罐子在空中沿水平直线向右做匀加速运动，沿途连续漏出沙子。若不计空气阻力，则下列图中能反映空中沙子排列的几何图形是（ ）
A． B．
C． D．
18．（2023·新课标卷）2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的物资进入距离地面约400km（小于地球同步卫星与地面的距离）的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资（ ）
A．质量比静止在地面上时小
B．所受合力比静止在地面上时小
C．所受地球引力比静止在地面上时大
D．做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大
19．（2023·湖南）根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质量的倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，自转变快．不考虑恒星与其它物体的相互作用．已知逃逸速度为第一宇宙速度的倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是（ ）
A．同一恒星表面任意位置的重力加速度相同
B．恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大
C．恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变
D．中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度
二、多项选择题
20．（2023·湖北） 时刻，质点P从原点由静止开始做直线运动，其加速度a随时间t按图示的正弦曲线变化，周期为。在时间内，下列说法正确的是（ ）
A．时，P回到原点
B．时，P的运动速度最小
C．时，P到原点的距离最远
D．时，P的运动速度与时相同
三、非选择题
21．（2023·海南）如图所示，有一固定的光滑圆弧轨道，半径，一质量为的小滑块B从轨道顶端滑下，在其冲上长木板C左端时，给木板一个与小滑块相同的初速度，已知，B、C间动摩擦因数，C与地面间的动摩擦因数，C右端有一个挡板，C长为。
求：
（1） 滑到的底端时对的压力是多大？
（2）若末与右端挡板碰撞，当与地面保持相对静止时，间因摩擦产生的热量是多少？
（3）在时，B与C右端挡板发生碰撞，且碰后粘在一起，求从滑上到最终停止所用的时间。
22．（2023·上海）假设月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T，月球到地心的距离为r，则月球的线速度v= ；若已月球的质量为m，则地球对月球的引力F= 。
23．（2023·上海）如图，将小球P拴于L=1.2m的轻绳上，mP=0.15kg，向左拉开一段距离释放， 水平地面上有一物块Q，mQ=0.1kg。小球P于最低点A与物块Q碰撞，P与Q碰撞前瞬间向心加速度为1.6m/s2，碰撞前后P的速度之比为5：1，碰撞前后P、Q总动能不变。(重力加速度g取9.8m/s2，水平地面动摩擦因数μ=0.28)
（1）求碰撞后瞬间物块Q的速度vQ；
（2）P与Q碰撞后再次回到A点的时间内，求物块Q运动的距离s。
24．（2023·湖北）如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为2R、内表面光滑，挡板的两端A、B在桌面边缘，B与半径为R的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内，过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧，从B点飞出桌面后，在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求：
（1）小物块到达D点的速度大小；
（2）B和D两点的高度差；
（3）小物块在A点的初速度大小。
25．（2023·辽宁）某大型水陆两柄飞机具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演练中，该飞机 在水面上由静止开始匀加速直线滑行并汲水，速度达到v =80m/s 时离开水面，该过程滑行距离L=1600m、 汲水质量m=1.0×10 kg。 离开水面后，飞机琴升高度h=100m时速度达到v =100m/s， 之后保持水平匀速飞行，待接近目标时开始空中投水。取重力加速度g=10m/s2 。 求：
（1）飞机在水面滑行阶段的加速度a 的大小及滑行时间t；
（2）整个攀升阶段，飞机汲取的水的机械能增加量△E。
26．（2023·江苏）如图所示，滑雪道AB由坡道和水平道组成，且平滑连接，坡道倾角均为45°。平台BC与缓冲坡CD相连。若滑雪者从P点由静止开始下滑，恰好到达B点。滑雪者现从A点由静止开始下滑，从B点飞出。已知A、P间的距离为d，滑雪者与滑道间的动摩擦因数均为，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）求滑雪者运动到P点的时间t；
（2）求滑雪者从B点飞出的速度大小v；
（3）若滑雪者能着陆在缓冲坡CD上，求平台BC的最大长度L。
27．（2023·江苏）“转碟”是传统的杂技项目，如图所示，质量为m的发光物体放在半径为r的碟子边缘，杂技演员用杆顶住碟子中心，使发光物体随碟子一起在水平面内绕A点做匀速圆周运动。当角速度为时，碟子边缘看似一个光环。求此时发光物体的速度大小和受到的静摩擦力大小f。
28．（2023·新课标卷）将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。要使石子从水面跳起产生“水漂”效果，石子接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于θ。为了观察到“水漂”，一同学将一石子从距水面高度为h处水平抛出，抛出速度的最小值为多少？（不计石子在空中飞行时的空气阻力，重力加速度大小为g）
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】向心力；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A、空间实验室中内物体处于完全失重状态，小球圆周运动的轨道可处于任意平面，A正确；
B、停表测得小球转过n圈所用的时间为t得：，对小球圆周运动由牛顿第二定律可得：，
联立可得：，B错误；
C、若误将圈记作n圈，根据上式n偏大，则m偏小，C错误；
D、若测R时未计入小球半径 ，根据上式R偏小，则m偏大，D错误；
故答案为：A
【分析】根据空间实验室中内物体处于完全失重状态，利用圆周运动供需平衡得出结论分析判断。
2．【答案】C
【知识点】平均速度；匀变速直线运动的速度与时间的关系
【解析】【解答】设RS=x，公交车由R点运动到S点所以时间为t，ST=2x，由S点运动到T点所以时间为，由R到S，由平均速度公式可得：，，由S到T，由平均速度公式可得：，，由R到T，平均速度为：，，联立以上各式可得公交车经过T点时的瞬时速度为，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据平均速度两个公式和，对公交车由R到S、S到T、R到T的运动分别列式，求解方程组即可。
3．【答案】A
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿第二定律；功率及其计算；机车启动
【解析】【解答】设物体与地面间的动摩擦因数为μ，小车达到额定功率时速度为v，小车拖动物体运动过程中，对M和m整体，由牛顿第二定律得：
由匀变速直线运动位移—速度公式得：
小车速度为v时，功率到达额定功率，可得
轻绳从物体上脱落后，物体做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得物体的加速度大小为：
由匀变速直线运动位移—速度公式得：
联立解得： ，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】小车和物体一起运动时，对整体受力分析，根据牛顿第二定律求解加速度，再列出位移表达式；轻绳脱落后，物体做匀减速直线运动，对物体受力分析，根据牛顿第二定律求解物体的加速度，再列出减速运动过程的位移表达式，当绳断开瞬间，小车功率达到额定功率，列出功率公式，求解方程组即可得到小车的额定功率。
4．【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；功的计算；功率及其计算
【解析】【解答】水轮转动一圈，灌入稻田的水的质量为：，水轮转动一圈所用时间为：，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为 ：，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据题意，求出水轮转动一圈灌入稻田的水的质量和所用时间，再求出重力做功，然后根据计算功率。
5．【答案】D
【知识点】平抛运动；动能；机械能守恒定律
【解析】【解答】A.铅球做平抛运动，加速度恒定，故A不符合题意；
B.竖直方向有，则抛出后速度大小为：，可见速度大小与时间不是一次函数关系，故B不符合题意；
C.铅球抛出后的动能，可见动能与时间不是一次函数关系，故C不符合题意；
D.铅球机械能守恒，图像与时间轴平行，故D符合题意。
故答案为：D
【分析】加速度与时间图像与时间轴平行；推导速度和动能与时间的关系式进行分析；铅球机械能不变。
6．【答案】B
【知识点】重力与重心；位移与路程；曲线运动；平均速度
【解析】【解答】A.在月球上的重力加速度约为地球上的，所以受到月球的引力约为225N，故A不符合题意；
B.由于在AB段运动时做曲线运动，速度方向一定改变，一定有加速度，故B符合题意；
C.平均速度方向与位移方向相同，由图知OA段与AB段位移方向不同，所以平均速度方向不相同，故C不符合题意；
D.根据位移的定义可知从O到B的位移大小等于OB的连线长度，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】月球上的重力加速度比地球上的重力加速度要小；速度改变，一定有加速度；平均速度方向与位移方向相同；位移大小等于初末位置连线的长。
7．【答案】B
【知识点】矢量与标量
【解析】【解答】电势、热量、功率、动能只有大小，没有方向，是标量，电场强度、动量、速度、加速度既有大小，又有方向，是矢量，故B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】矢量是既有大小，又有方向的物理量，而标量是只有大小，没有方向的物理量，根据有没有方向确定是标量还是矢量。
8．【答案】B
【知识点】牛顿第三定律；质点；受力分析的应用；惯性与质量
【解析】【解答】A.在研究如何踢出“香蕉球”时，需要考虑踢在足球上的位置与角度，所以不可以把足球看作质点，故A不符合题意；
B.惯性只与质量有关，足球在飞行和触网时质量不变，则惯性不变，故B符合题意；
C.足球在飞行时脚已经离开足球，故在忽略空气阻力的情况下只受重力，故C不符合题意；
D. 触网时足球对网的力和网对足球的力是一对相互作用力，大小相等，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】在研究如何踢出“香蕉球”时，需要考虑踢在足球上的位置与角度；惯性只与质量有关；足球在飞行时只受重力作用；触网时足球对网的力和网对足球的力是一对相互作用力。
9．【答案】C
【知识点】平均速度；瞬时速度
【解析】【解答】平均速度为某段时间（位移）内物体运动的平均快慢，等于该段时间（位移）内的总位移与总时间的比值，
即：瞬时速度是某一时刻（位置）的速度，当趋近于零时，
平均速度近似等于瞬时速度，根据题意，
已知总位移和总时间，可以计算平均速度，无法计算瞬时速度，故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确理解平均速度与瞬时速度的定义，平均速度为某段时间（位移）内物体运动的平均快慢，等于该段时间（位移）内的总位移与总时间的比值，即：瞬时速度是某一时刻（位置）的速度，当趋近于零时，平均速度近似等于瞬时速度，由此可以判断。
10．【答案】A
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系
【解析】【解答】炮弹在炮管中的运动可视作初速度为零的匀加速直线运动，假设炮管长为L=5m，可得每发炮弹的发射时间：，炮管在报废前发射约500枚炮弹，则炮弹在炮管中的总时间约为：，故BCD错误，A正确；
故答案为：A
【分析】根据日常经验明确炮管的大约长度和炮弹在炮管中可视作初速度为零的匀加速直线运动，以此计算单发炮弹在炮管中的时间，再计算报废前炮弹再炮管中的总时间。
11．【答案】B
【知识点】功率及其计算；动能；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】AB、由图 b可知，甲做匀加速运动，乙做加速度减小的加速运动，所以在图a中，甲沿轨道Ⅱ运动，乙沿轨道Ⅰ运动，同一时刻甲的速度小于乙的速度，可知 同一时刻甲的动能比乙的小 ，A错误，B正确；
CD、对乙从M点静止出发，到N点速度方向水平，与重力方向垂直，根据功率公式：，可知重力的瞬时功率先增大后减小，CD错误；
故答案为：B
【分析】根据v-t图像分析得出甲乙的运动规律和同一时刻速度关系，进一步确定所在运动轨道，由动能定义式和瞬时功率表达式分别得出其大小与变化规律。
12．【答案】A
【知识点】受力分析的应用；曲线运动的条件
【解析】【解答】由题意可知，篮球所受重力和空气阻力的合力应指向曲线运动轨迹圆弧内测，由此可知：BCD错误，A正确；
故答案为：A
【分析】由曲线运动的条件，曲线运动的不等于零的合力与速度不在一条直线上，并指向圆弧内测可以判断。
13．【答案】D
【知识点】牛顿第二定律；向心力；万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据题意，设月球绕地球的轨道半径为，地球绕太阳的轨道半径为，由牛顿第二定律：
可得： ；
由几何关系可得： ，
又因为：
联立可得：，故ABC错误，D正确；
故答案为：D
【分析】根据天体运动供需平衡的周期公式，确定地球和太阳的质量之比，利用几何关系得到月球和地球环绕半径与地球和太阳的半径关系，由球体的密度公式进一步计算地球和太阳的密度之比。
14．【答案】C
【知识点】向心力；向心加速度；万有引力定律的应用
【解析】【解答】由万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律，环绕物体质量会被约掉，无法判断卫星与月球的质量是否相等，故A选项不符合题意；而向心加速度a=GM/r2，与环绕物体无关，故向心加速度大小相等，故C选项符合题意；由向心力与向心加速度的关系F=ma，而环绕物体质量不一定相等，故向心力不一定相等，B选项不符合题意；由万有引力提供向心力，且向心力不一定相等，故万有引力也不一定相等，故D选项不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力分析求解。
15．【答案】C
【知识点】受力分析的应用；匀变速直线运动的位移与时间的关系；匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿第二定律；动能
【解析】【解答】A、甲图中，在AB段，对滑块进行受力分析，F合=mgsinθ+f；乙图中，在AB段，对滑块进行受力分析，F’合=mgsinθ-f；故F合>F’合，故A选项不符合题意；
B、由牛顿第二定律，a1=（mgsinθ+f）/m，而在下滑阶段，a2=（mgsinθ-f）/m，所以a1>a2；匀减速可看成反向匀加速直线运动，由速度与位移的关系式 得，vA2=2a1xAB，同理，在乙图中，v‘A2=2a1xAB；vA>v‘A，故在甲图中经过A点时动能较大。故B选项不符合题意；
C选项，由位移公式xAB=at2/2，由于a1>a2；所以t1D选项，在两图中，摩擦力大小和位移均相等，故摩擦力做功相等，故D选项不符合题意。
故选B.
【分析】对滑块进行受力分析，根据频闪照片判断加速度大小进而判断所受合力大小，再根据牛顿第二定律和运动学公式判断运动时间；最后根据动能定理判断动能大小和克服摩擦力做功大小。
16．【答案】A
【知识点】速度与速率
【解析】【解答】电梯上升，刚开始需要加速，获得一定速度后做匀速直线运动，快停下来时需要减速，由图像可知，电梯加速阶段对应的时间段为20.0s到30.0s，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据图像可知，图像的纵坐标表示速度的大小，由图像的走势可判断加速阶段和减速阶段。
17．【答案】D
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】因为沙子在水平（向右）方向上和竖直（向下）方向上都做匀加速直线运动，故沙子在水平方向上和竖直方向上相等时间内的位移之差均相等，即在水平方向，由Δx=at2①；同理，在竖直方向上，由Δy=gt2②。用②式与①式作比，可得到Δy与Δx的比值为一个定值，即斜率不变且不为零，由此可知D选项符合题意，A、B、C选项不符合题意。
故选D.
【分析】沙子的运动可分为水平方向上的匀加速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，根据运动的合成与分解以及物体做直线运动和曲线运动的条件分析求解。
18．【答案】D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律；卫星问题
【解析】【解答】A、物体的质量不随空间位置的变化而变化，故A错误。
B、空间站静止在地面时所受合力为零，做圆周运动时所受合力不为零，故B错误。
C、根据万有引力定律，对接后离地心距离增大，万有引力减小，故C错误。
D、地球自转的角速度等于同步卫星的角速度，空间站的轨道高度低于同步卫星的高度，根据“高轨低速长周期”可得空间站角速度大于同步卫星角速度，即大于地球自转角速度，故D正确。
故答案为：D
【分析】根据万有引力定律和卫星做圆周运动的线速度、角速度、周期和半径之间的关系分析求解。
19．【答案】B
【知识点】向心力；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A. 同一恒星表面任意位置物体受到的万有引力提供重力加速度和绕恒星自转轴转动的向心加速度，不同位置向心加速度可能不同，所以不同位置重力加速度的大小和方向可能不同，故A不符合题意；
B.恒星两极处自转的向心加速度为零，万有引力全部提供重力加速度，则：，可见，减小，增大，故B符合题意；
C.由万有引力提供向心力得：，解得： 第一宇宙速度，可见，越小，v越大，所以恒星坍缩后的第一宇宙速度较大，故C不符合题意；
D.恒星的质量，解得：。逃逸速为，联立整理得：，由于中子星的质量和密度均大于白矮星，所以中子星的逃逸速度大于白矮星的逃逸速度，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】同一恒星随维度的升高重力加速度增大；由万有引力等于重力分析恒星坍缩前后表面两极处的重力加速度关系；根据万有引力提供向心力分析恒星坍缩前后的第一宇宙速度关系；根据逃逸速度与第一宇宙速度的关系分析中子星的逃逸速度与白矮星的逃逸速度关系。
20．【答案】B,D
【知识点】加速度
【解析】【解答】ABC.质点在时间内从静止出发先做加速度增大的加速运动再做加速度减小的加速运动，此过程一直向前做加速运动，时间内加速度反向，先做加速度增大的减速运动再做加速度减小的减速运动，时刻速度减到0，此过程一直向前做减速运动，重复此过程的运动，即质点一直向前运动，故AC不符合题意，B符合题意；
D.图像面积表示速度变化量，内速度的变化量为零，因此时刻的速度与时刻相同，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】图像面积表示速度变化量。
21．【答案】（1）B滑到A底端时，由动能定理：得：；
最低点由牛顿第二定律： 得：，由牛顿第三定律压力为30N，方向竖直向下；
（2）B滑上C，对B受力分析，由牛顿第二定律，B受到摩擦力为：得：，方向向左；
对C受力分析，由牛顿第二定律：，代入数据解得：，其加速度方向向左；
由此可得BC匀减速运动速度减为零时发生的位移，由速度位移公式分别可得：；
B未与C末端相碰，BC间因摩擦产生的热量为：
（3）由于C的加速度大，C先停下来，C停止用时为：，
该时间内BC发生的相对位移为：
此时B的速度为：由于，C停止后设再经过时间与C挡板碰撞，则有位移公式：，
代入数据解得：，
此时碰撞的速度为：，
B与C挡板碰撞，由动量守恒定律：代入数据解得：.
BC共同减速， 得：，
设经过停下来，由速度公式：得：，
故B滑上C到最终停止：
【知识点】动量守恒定律；匀变速直线运动规律的综合运用；牛顿第二定律；动能定理的综合应用；动量与能量的综合应用一板块模型
【解析】【分析】(1)B滑到A底端时，由动能定理计算底端速度，由牛顿第二定律计算压力；
（2）分别计算BC做匀减速运动的加速度和速度减为零所需位移，由相对位移计算摩擦产生的热量；
（3）先计算C先停止所用时间，和这个时间内发生的相对位移，从而计算B在C上剩余位移所需时间和此时B的速度，接着发生碰撞，由动量守恒定律计算碰后共同运动的速度，受力分析得出共同运动的加速度，再计算出共同减速为零时所需时间，三段时间的和就是从B滑上C到终止所需总时间。
22．【答案】；
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据线速度定义：；根据圆周运动供需平衡：.
故答案为：；。
【分析】正确理解匀速圆周运动线速度的定义，通过的弧长与所需时间的比值；明确匀速圆周运动供需平衡的关系，即万有引力提供了月球匀速圆周运动所需向心力。
23．【答案】（1）已知小球P与Q碰撞之前的向心加速度，由向心力公式可得：代入数据解得：v≈1.29m/s
又因为碰撞前后P的速度之比为5：1，所以碰后P的速度：
P与Q碰撞时间极端，系统内力远大于外力，动量守恒得： 代入数据解得：方向水平向右；
答：Q的速度vQ为1.663m/s
（2）由于L=1.2m远大于小球直径，碰后速度小上升高度小，根据简谐运动单摆周期公式：
小球碰后再次到平衡位置的时间：，联立解得：t=2.20s
碰后Q做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得：
速度减为零所需时间，由速度公式得：
代入数据联立解得： 得：
由速度位移公式可得：代入数据解得：s=0.51m
答：物块Q运动的距离s为0.51m.
【知识点】动量守恒定律；单摆及其回复力与周期；匀变速直线运动的位移与速度的关系
【解析】【分析】(1)已知P在碰前的向心加速度，根据向心力公式求得碰前速度，由动量守恒定律求得碰后Q的速度；
（2）由已知条件根据单摆周期公式计算小球P再次摆到平衡位置的时间，计算Q减速为零时所需时间，求得所发生的位移。
24．【答案】（1）小物块恰能到达轨道的最高点D，则在D点有：，解得：；
答：小物块到达D点的速度大小为。
（2） 小物块从C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，则在C点有：，小物块从C到D过程中，根据动能定理有：，小物块从B到D过程中，根据动能定理有：，联立解得：，；
答：B和D两点的高度差为0.
（3）小物块从A到B的过程中，根据动能定理有：，，解得：。
答：小物块在A点的初速度大小为。
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）在D点根据牛顿第二定律求小物块到达D点的速度大小；
（2）（3）由几何关系和动能定理求解B和D两点的高度差和小物块在A点的初速度大。
25．【答案】（1）根据题意，由速度位移公式
得：
由速度公式得：
（2）整个攀升阶段，飞机汲取的水的机械能增加量 ：
代入数据可得：
【知识点】功能关系；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿运动定律的综合应用
【解析】【分析】（1）根据题意，初速度为零的匀加速直线运动，乙知末速度和位移，由速度位移公式计算加速度，由速度公式计算时间；
（2）离开水面后，飞机整个攀升阶段，汲取的水的机械能的增加量应为水的末状态机械能和初状态机械能的差值。
26．【答案】（1）设滑雪者的质量为m，对滑雪者进行受力分析，在沿斜面方向，F合=mgsin-mgcos，
由牛顿第二定律，有F合=ma，而=45o，
联立解得a=g（1-），
由位移公式，有d=at2，
综上，解得，t= 。
（2）因为滑雪者从P点由静止开始下滑，恰好到达B点。
故从P点到B点，合外力做功为零，即WPB=0，从A点到P点，合力做功WAP=F合d，
从A点到B点，由动能定理，有WAP+WPB=m-0，
结合（1）解得vB= 。
（3）滑雪者从B点飞出后做斜向抛运动，在竖直方向上，滑雪者做竖直上抛运动，
根据运动学规律，上升阶段时间t上=，由于竖直上抛运动在上升阶段和下降阶段成对称性，
所以在下降阶段时间t下=t上；
在水平方向上，滑雪者做匀速直线运动，xBC=vBsin45ot，
又t=t上+t下，
综上，解得，xBC=
【知识点】受力分析的应用；匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿第二定律；斜抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）对滑雪者进行分析，根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。
（2）根据动能定理和过程中各个力所做功的表达式分析求解。
（3）根据斜抛运动的对称性和运动学公式列方程求解。
27．【答案】由线速度的定义式，有v=，
由角速度的定义式，有=，将=0，v=，
联立解得v0=0r，
由摩擦力提供向心力结合牛顿第二定律，可得f=。
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动；向心力；生活中的圆周运动
【解析】【分析】对发光物体进行受力分析，根据牛顿第二定律和向心力与线速度和半径之间的关系列方程求解。
28．【答案】石子抛出后在竖直方向上做自由落体运动，
则接触水面时竖直方向速度为，
若观察到水漂，则需满足，
两式联立得 ，
即抛出时的最小速度为 。
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】根据平抛运动在水平方向为匀速直线运动和竖直方向为自由落体运动的运动规律分析求解。
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2023年高考真题分类汇编:力与运动
一、选择题
1．（2023·北京）在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为F，用停表测得小球转过n圈所用的时间为t，用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径R。下列说法正确的是（ ）
A．圆周运动轨道可处于任意平面内
B．小球的质量为
C．若误将圈记作n圈，则所得质量偏大
D．若测R时未计入小球半径，则所得质量偏小
【答案】A
【知识点】向心力；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A、空间实验室中内物体处于完全失重状态，小球圆周运动的轨道可处于任意平面，A正确；
B、停表测得小球转过n圈所用的时间为t得：，对小球圆周运动由牛顿第二定律可得：，
联立可得：，B错误；
C、若误将圈记作n圈，根据上式n偏大，则m偏小，C错误；
D、若测R时未计入小球半径 ，根据上式R偏小，则m偏大，D错误；
故答案为：A
【分析】根据空间实验室中内物体处于完全失重状态，利用圆周运动供需平衡得出结论分析判断。
2．（2023·山东）如图所示，电动公交车做匀减速直线运动进站，连续经过R、S、T三点，已知ST间的距离是RS的两倍，RS段的平均速度是10m/s，ST段的平均速度是5m/s，则公交车经过T点时的瞬时速度为（ ）
A．3m/s B．2m/s C．1m/s D．0.5m/s
【答案】C
【知识点】平均速度；匀变速直线运动的速度与时间的关系
【解析】【解答】设RS=x，公交车由R点运动到S点所以时间为t，ST=2x，由S点运动到T点所以时间为，由R到S，由平均速度公式可得：，，由S到T，由平均速度公式可得：，，由R到T，平均速度为：，，联立以上各式可得公交车经过T点时的瞬时速度为，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据平均速度两个公式和，对公交车由R到S、S到T、R到T的运动分别列式，求解方程组即可。
3．（2023·山东）质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿第二定律；功率及其计算；机车启动
【解析】【解答】设物体与地面间的动摩擦因数为μ，小车达到额定功率时速度为v，小车拖动物体运动过程中，对M和m整体，由牛顿第二定律得：
由匀变速直线运动位移—速度公式得：
小车速度为v时，功率到达额定功率，可得
轻绳从物体上脱落后，物体做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得物体的加速度大小为：
由匀变速直线运动位移—速度公式得：
联立解得： ，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】小车和物体一起运动时，对整体受力分析，根据牛顿第二定律求解加速度，再列出位移表达式；轻绳脱落后，物体做匀减速直线运动，对物体受力分析，根据牛顿第二定律求解物体的加速度，再列出减速运动过程的位移表达式，当绳断开瞬间，小车功率达到额定功率，列出功率公式，求解方程组即可得到小车的额定功率。
4．（2023·山东）《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径均为R的水轮，以角速度ω匀速转动。水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田。当地的重力加速度为g，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为（ ）
A． B． C． D．nmgωRH
【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；功的计算；功率及其计算
【解析】【解答】水轮转动一圈，灌入稻田的水的质量为：，水轮转动一圈所用时间为：，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为 ：，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据题意，求出水轮转动一圈灌入稻田的水的质量和所用时间，再求出重力做功，然后根据计算功率。
5．（2023·浙江）铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能E和机械能E随运动时间t的变化关系中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】平抛运动；动能；机械能守恒定律
【解析】【解答】A.铅球做平抛运动，加速度恒定，故A不符合题意；
B.竖直方向有，则抛出后速度大小为：，可见速度大小与时间不是一次函数关系，故B不符合题意；
C.铅球抛出后的动能，可见动能与时间不是一次函数关系，故C不符合题意；
D.铅球机械能守恒，图像与时间轴平行，故D符合题意。
故答案为：D
【分析】加速度与时间图像与时间轴平行；推导速度和动能与时间的关系式进行分析；铅球机械能不变。
6．（2023·浙江）图为“玉兔二号”巡视器在月球上从O处行走到B处的照片，轨迹OA段是直线，AB段是曲线，巡视器质量为135kg，则巡视器（ ）
A．受到月球的引力为1350N
B．在AB段运动时一定有加速度
C．OA段与AB段的平均速度方向相同
D．从O到B的位移大小等于OAB轨迹长度
【答案】B
【知识点】重力与重心；位移与路程；曲线运动；平均速度
【解析】【解答】A.在月球上的重力加速度约为地球上的，所以受到月球的引力约为225N，故A不符合题意；
B.由于在AB段运动时做曲线运动，速度方向一定改变，一定有加速度，故B符合题意；
C.平均速度方向与位移方向相同，由图知OA段与AB段位移方向不同，所以平均速度方向不相同，故C不符合题意；
D.根据位移的定义可知从O到B的位移大小等于OB的连线长度，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】月球上的重力加速度比地球上的重力加速度要小；速度改变，一定有加速度；平均速度方向与位移方向相同；位移大小等于初末位置连线的长。
7．（2023·浙江）下列四组物理量中均为标量的是（ ）
A．电势电场强度 B．热量功率
C．动量动能 D．速度加速度
【答案】B
【知识点】矢量与标量
【解析】【解答】电势、热量、功率、动能只有大小，没有方向，是标量，电场强度、动量、速度、加速度既有大小，又有方向，是矢量，故B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】矢量是既有大小，又有方向的物理量，而标量是只有大小，没有方向的物理量，根据有没有方向确定是标量还是矢量。
8．（2023·浙江）在足球运动中，足球入网如图所示，则（ ）
A．踢香蕉球时足球可视为质点
B．足球在飞行和触网时惯性不变
C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力
D．触网时足球对网的力大于网对足球的力
【答案】B
【知识点】牛顿第三定律；质点；受力分析的应用；惯性与质量
【解析】【解答】A.在研究如何踢出“香蕉球”时，需要考虑踢在足球上的位置与角度，所以不可以把足球看作质点，故A不符合题意；
B.惯性只与质量有关，足球在飞行和触网时质量不变，则惯性不变，故B符合题意；
C.足球在飞行时脚已经离开足球，故在忽略空气阻力的情况下只受重力，故C不符合题意；
D. 触网时足球对网的力和网对足球的力是一对相互作用力，大小相等，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】在研究如何踢出“香蕉球”时，需要考虑踢在足球上的位置与角度；惯性只与质量有关；足球在飞行时只受重力作用；触网时足球对网的力和网对足球的力是一对相互作用力。
9．（2023·上海）一场跑步比赛中，第三跑道的运动员跑到30m处时，秒表计时为3.29s。根据以上信息，能否算得该运动员在这段时间内的平均速度和瞬时速度（ ）
A．可以算得平均速度，可以算得瞬时速度
B．无法算得平均速度，可以算得瞬时速度
C．可以算得平均速度，无法算得瞬时速度
D．无法算得平均速度，无法算得瞬时速度
【答案】C
【知识点】平均速度；瞬时速度
【解析】【解答】平均速度为某段时间（位移）内物体运动的平均快慢，等于该段时间（位移）内的总位移与总时间的比值，
即：瞬时速度是某一时刻（位置）的速度，当趋近于零时，
平均速度近似等于瞬时速度，根据题意，
已知总位移和总时间，可以计算平均速度，无法计算瞬时速度，故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确理解平均速度与瞬时速度的定义，平均速度为某段时间（位移）内物体运动的平均快慢，等于该段时间（位移）内的总位移与总时间的比值，即：瞬时速度是某一时刻（位置）的速度，当趋近于零时，平均速度近似等于瞬时速度，由此可以判断。
10．（2023·上海）炮管发射数百次炮弹后报废，炮弹飞出速度为1000m/s，则炮管报废前炮弹在炮管中运动的总时长约为（ ）
A．5秒 B．5分钟 C．5小时 D．5天
【答案】A
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系
【解析】【解答】炮弹在炮管中的运动可视作初速度为零的匀加速直线运动，假设炮管长为L=5m，可得每发炮弹的发射时间：，炮管在报废前发射约500枚炮弹，则炮弹在炮管中的总时间约为：，故BCD错误，A正确；
故答案为：A
【分析】根据日常经验明确炮管的大约长度和炮弹在炮管中可视作初速度为零的匀加速直线运动，以此计算单发炮弹在炮管中的时间，再计算报废前炮弹再炮管中的总时间。
11．（2023·辽宁）如图 (a)， 从高处M 点到地面N 点有Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道。两相同小物块甲、乙同 时 从M 点由静止释放，沿不同轨道滑到N 点，其速率v 与时间t的关系如图 (b)所示。由图可知，两物块在离开M 点后、到达N 点前的下滑过程中（ ）。
A．甲沿I下滑且同一时刻甲的动能比乙的大
B．甲沿Ⅱ下滑且同一时刻甲的动能比乙的小
C．乙沿 I下滑且乙的重力功率一直不变
D．乙沿Ⅱ下滑且乙的重力功率一直增大
【答案】B
【知识点】功率及其计算；动能；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】AB、由图 b可知，甲做匀加速运动，乙做加速度减小的加速运动，所以在图a中，甲沿轨道Ⅱ运动，乙沿轨道Ⅰ运动，同一时刻甲的速度小于乙的速度，可知 同一时刻甲的动能比乙的小 ，A错误，B正确；
CD、对乙从M点静止出发，到N点速度方向水平，与重力方向垂直，根据功率公式：，可知重力的瞬时功率先增大后减小，CD错误；
故答案为：B
【分析】根据v-t图像分析得出甲乙的运动规律和同一时刻速度关系，进一步确定所在运动轨道，由动能定义式和瞬时功率表达式分别得出其大小与变化规律。
12．（2023·辽宁）某同学在练习投篮，篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示，篮球所受合力F 的示意图可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】受力分析的应用；曲线运动的条件
【解析】【解答】由题意可知，篮球所受重力和空气阻力的合力应指向曲线运动轨迹圆弧内测，由此可知：BCD错误，A正确；
故答案为：A
【分析】由曲线运动的条件，曲线运动的不等于零的合力与速度不在一条直线上，并指向圆弧内测可以判断。
13．（2023·辽宁）在地球上观察，月球和太阳的角直径(直径对应的张角)近似相等，如图所示。若 月球绕地球运动的周期为 T ， 地球绕太阳运动的周期为 T ， 地球半径是月球半径的 k 倍，则地球与太阳的平均密度之比约为（ ）。
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】牛顿第二定律；向心力；万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据题意，设月球绕地球的轨道半径为，地球绕太阳的轨道半径为，由牛顿第二定律：
可得： ；
由几何关系可得： ，
又因为：
联立可得：，故ABC错误，D正确；
故答案为：D
【分析】根据天体运动供需平衡的周期公式，确定地球和太阳的质量之比，利用几何关系得到月球和地球环绕半径与地球和太阳的半径关系，由球体的密度公式进一步计算地球和太阳的密度之比。
14．（2023·江苏）设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道．该卫星与月球相比，一定相等的是（ ）
A．质量 B．向心力大小
C．向心加速度大小 D．受到地球的万有引力大小
【答案】C
【知识点】向心力；向心加速度；万有引力定律的应用
【解析】【解答】由万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律，环绕物体质量会被约掉，无法判断卫星与月球的质量是否相等，故A选项不符合题意；而向心加速度a=GM/r2，与环绕物体无关，故向心加速度大小相等，故C选项符合题意；由向心力与向心加速度的关系F=ma，而环绕物体质量不一定相等，故向心力不一定相等，B选项不符合题意；由万有引力提供向心力，且向心力不一定相等，故万有引力也不一定相等，故D选项不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力分析求解。
15．（2023·江苏）滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比，图甲中滑块（ ）
A．受到的合力较小
B．经过A点的动能较小
C．在A、B之间的运动时间较短
D．在A、B之间克服摩擦力做的功较小
【答案】C
【知识点】受力分析的应用；匀变速直线运动的位移与时间的关系；匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿第二定律；动能
【解析】【解答】A、甲图中，在AB段，对滑块进行受力分析，F合=mgsinθ+f；乙图中，在AB段，对滑块进行受力分析，F’合=mgsinθ-f；故F合>F’合，故A选项不符合题意；
B、由牛顿第二定律，a1=（mgsinθ+f）/m，而在下滑阶段，a2=（mgsinθ-f）/m，所以a1>a2；匀减速可看成反向匀加速直线运动，由速度与位移的关系式 得，vA2=2a1xAB，同理，在乙图中，v‘A2=2a1xAB；vA>v‘A，故在甲图中经过A点时动能较大。故B选项不符合题意；
C选项，由位移公式xAB=at2/2，由于a1>a2；所以t1D选项，在两图中，摩擦力大小和位移均相等，故摩擦力做功相等，故D选项不符合题意。
故选B.
【分析】对滑块进行受力分析，根据频闪照片判断加速度大小进而判断所受合力大小，再根据牛顿第二定律和运动学公式判断运动时间；最后根据动能定理判断动能大小和克服摩擦力做功大小。
16．（2023·江苏）电梯上升过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。电梯加速上升的时段是（ ）
A．从20.0s到30.0s B．从30.0s到40.0s
C．从40.0s到50.0s D．从50.0s到60.0s
【答案】A
【知识点】速度与速率
【解析】【解答】电梯上升，刚开始需要加速，获得一定速度后做匀速直线运动，快停下来时需要减速，由图像可知，电梯加速阶段对应的时间段为20.0s到30.0s，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据图像可知，图像的纵坐标表示速度的大小，由图像的走势可判断加速阶段和减速阶段。
17．（2023·江苏）达·芬奇的手稿中描述了这样一个实验：一个罐子在空中沿水平直线向右做匀加速运动，沿途连续漏出沙子。若不计空气阻力，则下列图中能反映空中沙子排列的几何图形是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】因为沙子在水平（向右）方向上和竖直（向下）方向上都做匀加速直线运动，故沙子在水平方向上和竖直方向上相等时间内的位移之差均相等，即在水平方向，由Δx=at2①；同理，在竖直方向上，由Δy=gt2②。用②式与①式作比，可得到Δy与Δx的比值为一个定值，即斜率不变且不为零，由此可知D选项符合题意，A、B、C选项不符合题意。
故选D.
【分析】沙子的运动可分为水平方向上的匀加速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，根据运动的合成与分解以及物体做直线运动和曲线运动的条件分析求解。
18．（2023·新课标卷）2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的物资进入距离地面约400km（小于地球同步卫星与地面的距离）的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资（ ）
A．质量比静止在地面上时小
B．所受合力比静止在地面上时小
C．所受地球引力比静止在地面上时大
D．做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大
【答案】D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律；卫星问题
【解析】【解答】A、物体的质量不随空间位置的变化而变化，故A错误。
B、空间站静止在地面时所受合力为零，做圆周运动时所受合力不为零，故B错误。
C、根据万有引力定律，对接后离地心距离增大，万有引力减小，故C错误。
D、地球自转的角速度等于同步卫星的角速度，空间站的轨道高度低于同步卫星的高度，根据“高轨低速长周期”可得空间站角速度大于同步卫星角速度，即大于地球自转角速度，故D正确。
故答案为：D
【分析】根据万有引力定律和卫星做圆周运动的线速度、角速度、周期和半径之间的关系分析求解。
19．（2023·湖南）根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质量的倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，自转变快．不考虑恒星与其它物体的相互作用．已知逃逸速度为第一宇宙速度的倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是（ ）
A．同一恒星表面任意位置的重力加速度相同
B．恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大
C．恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变
D．中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度
【答案】B
【知识点】向心力；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A. 同一恒星表面任意位置物体受到的万有引力提供重力加速度和绕恒星自转轴转动的向心加速度，不同位置向心加速度可能不同，所以不同位置重力加速度的大小和方向可能不同，故A不符合题意；
B.恒星两极处自转的向心加速度为零，万有引力全部提供重力加速度，则：，可见，减小，增大，故B符合题意；
C.由万有引力提供向心力得：，解得： 第一宇宙速度，可见，越小，v越大，所以恒星坍缩后的第一宇宙速度较大，故C不符合题意；
D.恒星的质量，解得：。逃逸速为，联立整理得：，由于中子星的质量和密度均大于白矮星，所以中子星的逃逸速度大于白矮星的逃逸速度，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】同一恒星随维度的升高重力加速度增大；由万有引力等于重力分析恒星坍缩前后表面两极处的重力加速度关系；根据万有引力提供向心力分析恒星坍缩前后的第一宇宙速度关系；根据逃逸速度与第一宇宙速度的关系分析中子星的逃逸速度与白矮星的逃逸速度关系。
二、多项选择题
20．（2023·湖北） 时刻，质点P从原点由静止开始做直线运动，其加速度a随时间t按图示的正弦曲线变化，周期为。在时间内，下列说法正确的是（ ）
A．时，P回到原点
B．时，P的运动速度最小
C．时，P到原点的距离最远
D．时，P的运动速度与时相同
【答案】B,D
【知识点】加速度
【解析】【解答】ABC.质点在时间内从静止出发先做加速度增大的加速运动再做加速度减小的加速运动，此过程一直向前做加速运动，时间内加速度反向，先做加速度增大的减速运动再做加速度减小的减速运动，时刻速度减到0，此过程一直向前做减速运动，重复此过程的运动，即质点一直向前运动，故AC不符合题意，B符合题意；
D.图像面积表示速度变化量，内速度的变化量为零，因此时刻的速度与时刻相同，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】图像面积表示速度变化量。
三、非选择题
21．（2023·海南）如图所示，有一固定的光滑圆弧轨道，半径，一质量为的小滑块B从轨道顶端滑下，在其冲上长木板C左端时，给木板一个与小滑块相同的初速度，已知，B、C间动摩擦因数，C与地面间的动摩擦因数，C右端有一个挡板，C长为。
求：
（1） 滑到的底端时对的压力是多大？
（2）若末与右端挡板碰撞，当与地面保持相对静止时，间因摩擦产生的热量是多少？
（3）在时，B与C右端挡板发生碰撞，且碰后粘在一起，求从滑上到最终停止所用的时间。
【答案】（1）B滑到A底端时，由动能定理：得：；
最低点由牛顿第二定律： 得：，由牛顿第三定律压力为30N，方向竖直向下；
（2）B滑上C，对B受力分析，由牛顿第二定律，B受到摩擦力为：得：，方向向左；
对C受力分析，由牛顿第二定律：，代入数据解得：，其加速度方向向左；
由此可得BC匀减速运动速度减为零时发生的位移，由速度位移公式分别可得：；
B未与C末端相碰，BC间因摩擦产生的热量为：
（3）由于C的加速度大，C先停下来，C停止用时为：，
该时间内BC发生的相对位移为：
此时B的速度为：由于，C停止后设再经过时间与C挡板碰撞，则有位移公式：，
代入数据解得：，
此时碰撞的速度为：，
B与C挡板碰撞，由动量守恒定律：代入数据解得：.
BC共同减速， 得：，
设经过停下来，由速度公式：得：，
故B滑上C到最终停止：
【知识点】动量守恒定律；匀变速直线运动规律的综合运用；牛顿第二定律；动能定理的综合应用；动量与能量的综合应用一板块模型
【解析】【分析】(1)B滑到A底端时，由动能定理计算底端速度，由牛顿第二定律计算压力；
（2）分别计算BC做匀减速运动的加速度和速度减为零所需位移，由相对位移计算摩擦产生的热量；
（3）先计算C先停止所用时间，和这个时间内发生的相对位移，从而计算B在C上剩余位移所需时间和此时B的速度，接着发生碰撞，由动量守恒定律计算碰后共同运动的速度，受力分析得出共同运动的加速度，再计算出共同减速为零时所需时间，三段时间的和就是从B滑上C到终止所需总时间。
22．（2023·上海）假设月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T，月球到地心的距离为r，则月球的线速度v= ；若已月球的质量为m，则地球对月球的引力F= 。
【答案】；
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据线速度定义：；根据圆周运动供需平衡：.
故答案为：；。
【分析】正确理解匀速圆周运动线速度的定义，通过的弧长与所需时间的比值；明确匀速圆周运动供需平衡的关系，即万有引力提供了月球匀速圆周运动所需向心力。
23．（2023·上海）如图，将小球P拴于L=1.2m的轻绳上，mP=0.15kg，向左拉开一段距离释放， 水平地面上有一物块Q，mQ=0.1kg。小球P于最低点A与物块Q碰撞，P与Q碰撞前瞬间向心加速度为1.6m/s2，碰撞前后P的速度之比为5：1，碰撞前后P、Q总动能不变。(重力加速度g取9.8m/s2，水平地面动摩擦因数μ=0.28)
（1）求碰撞后瞬间物块Q的速度vQ；
（2）P与Q碰撞后再次回到A点的时间内，求物块Q运动的距离s。
【答案】（1）已知小球P与Q碰撞之前的向心加速度，由向心力公式可得：代入数据解得：v≈1.29m/s
又因为碰撞前后P的速度之比为5：1，所以碰后P的速度：
P与Q碰撞时间极端，系统内力远大于外力，动量守恒得： 代入数据解得：方向水平向右；
答：Q的速度vQ为1.663m/s
（2）由于L=1.2m远大于小球直径，碰后速度小上升高度小，根据简谐运动单摆周期公式：
小球碰后再次到平衡位置的时间：，联立解得：t=2.20s
碰后Q做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得：
速度减为零所需时间，由速度公式得：
代入数据联立解得： 得：
由速度位移公式可得：代入数据解得：s=0.51m
答：物块Q运动的距离s为0.51m.
【知识点】动量守恒定律；单摆及其回复力与周期；匀变速直线运动的位移与速度的关系
【解析】【分析】(1)已知P在碰前的向心加速度，根据向心力公式求得碰前速度，由动量守恒定律求得碰后Q的速度；
（2）由已知条件根据单摆周期公式计算小球P再次摆到平衡位置的时间，计算Q减速为零时所需时间，求得所发生的位移。
24．（2023·湖北）如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为2R、内表面光滑，挡板的两端A、B在桌面边缘，B与半径为R的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内，过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧，从B点飞出桌面后，在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求：
（1）小物块到达D点的速度大小；
（2）B和D两点的高度差；
（3）小物块在A点的初速度大小。
【答案】（1）小物块恰能到达轨道的最高点D，则在D点有：，解得：；
答：小物块到达D点的速度大小为。
（2） 小物块从C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，则在C点有：，小物块从C到D过程中，根据动能定理有：，小物块从B到D过程中，根据动能定理有：，联立解得：，；
答：B和D两点的高度差为0.
（3）小物块从A到B的过程中，根据动能定理有：，，解得：。
答：小物块在A点的初速度大小为。
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）在D点根据牛顿第二定律求小物块到达D点的速度大小；
（2）（3）由几何关系和动能定理求解B和D两点的高度差和小物块在A点的初速度大。
25．（2023·辽宁）某大型水陆两柄飞机具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演练中，该飞机 在水面上由静止开始匀加速直线滑行并汲水，速度达到v =80m/s 时离开水面，该过程滑行距离L=1600m、 汲水质量m=1.0×10 kg。 离开水面后，飞机琴升高度h=100m时速度达到v =100m/s， 之后保持水平匀速飞行，待接近目标时开始空中投水。取重力加速度g=10m/s2 。 求：
（1）飞机在水面滑行阶段的加速度a 的大小及滑行时间t；
（2）整个攀升阶段，飞机汲取的水的机械能增加量△E。
【答案】（1）根据题意，由速度位移公式
得：
由速度公式得：
（2）整个攀升阶段，飞机汲取的水的机械能增加量 ：
代入数据可得：
【知识点】功能关系；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿运动定律的综合应用
【解析】【分析】（1）根据题意，初速度为零的匀加速直线运动，乙知末速度和位移，由速度位移公式计算加速度，由速度公式计算时间；
（2）离开水面后，飞机整个攀升阶段，汲取的水的机械能的增加量应为水的末状态机械能和初状态机械能的差值。
26．（2023·江苏）如图所示，滑雪道AB由坡道和水平道组成，且平滑连接，坡道倾角均为45°。平台BC与缓冲坡CD相连。若滑雪者从P点由静止开始下滑，恰好到达B点。滑雪者现从A点由静止开始下滑，从B点飞出。已知A、P间的距离为d，滑雪者与滑道间的动摩擦因数均为，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）求滑雪者运动到P点的时间t；
（2）求滑雪者从B点飞出的速度大小v；
（3）若滑雪者能着陆在缓冲坡CD上，求平台BC的最大长度L。
【答案】（1）设滑雪者的质量为m，对滑雪者进行受力分析，在沿斜面方向，F合=mgsin-mgcos，
由牛顿第二定律，有F合=ma，而=45o，
联立解得a=g（1-），
由位移公式，有d=at2，
综上，解得，t= 。
（2）因为滑雪者从P点由静止开始下滑，恰好到达B点。
故从P点到B点，合外力做功为零，即WPB=0，从A点到P点，合力做功WAP=F合d，
从A点到B点，由动能定理，有WAP+WPB=m-0，
结合（1）解得vB= 。
（3）滑雪者从B点飞出后做斜向抛运动，在竖直方向上，滑雪者做竖直上抛运动，
根据运动学规律，上升阶段时间t上=，由于竖直上抛运动在上升阶段和下降阶段成对称性，
所以在下降阶段时间t下=t上；
在水平方向上，滑雪者做匀速直线运动，xBC=vBsin45ot，
又t=t上+t下，
综上，解得，xBC=
【知识点】受力分析的应用；匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿第二定律；斜抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）对滑雪者进行分析，根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。
（2）根据动能定理和过程中各个力所做功的表达式分析求解。
（3）根据斜抛运动的对称性和运动学公式列方程求解。
27．（2023·江苏）“转碟”是传统的杂技项目，如图所示，质量为m的发光物体放在半径为r的碟子边缘，杂技演员用杆顶住碟子中心，使发光物体随碟子一起在水平面内绕A点做匀速圆周运动。当角速度为时，碟子边缘看似一个光环。求此时发光物体的速度大小和受到的静摩擦力大小f。
【答案】由线速度的定义式，有v=，
由角速度的定义式，有=，将=0，v=，
联立解得v0=0r，
由摩擦力提供向心力结合牛顿第二定律，可得f=。
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动；向心力；生活中的圆周运动
【解析】【分析】对发光物体进行受力分析，根据牛顿第二定律和向心力与线速度和半径之间的关系列方程求解。
28．（2023·新课标卷）将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。要使石子从水面跳起产生“水漂”效果，石子接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于θ。为了观察到“水漂”，一同学将一石子从距水面高度为h处水平抛出，抛出速度的最小值为多少？（不计石子在空中飞行时的空气阻力，重力加速度大小为g）
【答案】石子抛出后在竖直方向上做自由落体运动，
则接触水面时竖直方向速度为，
若观察到水漂，则需满足，
两式联立得 ，
即抛出时的最小速度为 。
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】根据平抛运动在水平方向为匀速直线运动和竖直方向为自由落体运动的运动规律分析求解。
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