高考物理十年压轴题力学压轴选择题（全国甲卷和Ⅰ卷）-高考物理十年压轴真题与模拟（解析版）

力学压轴选择题（全国甲卷和Ⅰ卷）高考物理力学压轴题是考查学生物理学科素养高低的试金石，表现为综合性强、求解难度大、对考生的综合分析能力和应用数学知识解决物理问题的能力要求高等特点。命题范围1.万有引力与宇宙航行（压轴指数★★★）①行星冲日问题。结合开普勒第二定律和万有引力定律解决。②结合最近航天事业发展的最新动态，利用万有引力与宇宙航行的知识解决相关问题。2、牛顿运动定律综合性题目（压轴指数★★★★）整体法和隔离法在牛顿第二定律中的应用，临界问题和瞬时性问题。3、共点力平衡（压轴指数★★★）三力平衡的处理方法，除常规的合成法，正交分解法，还要注意一些特殊的方法，例如相似三角形法和正弦定理和余弦定理处理相关问题。4、机械能守恒定律和能量守恒定律（压轴指数★★★★★）利用机械能守恒定律或动能定理、能量守恒定律处理力学综合类题目。二、命题类型1.力学情境综合型。物理情境选自生活生产情境或学习探究情境，物理力学情境综合型试题的物理模型有：斜面、板块、弹簧等模型。研究对象包含两个或两个以上物体、物理过程复杂程度高。已知条件情境化、隐秘化、需要仔细挖掘题目信息。求解方法技巧性强、灵活性高、应用数学知识解决问题的能力要求高的特点。命题点常包含：匀变速直线运动、圆周运动、抛体运动等。命题常涉及运动学、力学、功能关系等多个物理规律的综合运用，有时也会与相关图像联系在一起。2.单一物体多过程型、多物体同一过程型问题。对单一物体多过程型问题，比较多过程的不同之处，利用数学语言列方程求解。对于多物体同一过程型问题，要灵活选取研究对象，善于寻找相互联系。选取研究对象，或采用隔离法，或采用整体法，或将隔离法与整体法交叉使用。预测2023年高考物理压轴题重点要放在单个物体与弹簧模型结合的直线运动、圆周运动与抛体运动以及多物体与板块模型、运动图像相结合的直线运动问题上。在复习备考中应注意以下几点：1.读懂题目情境，要注重审题，深究细琢，纵观全局重点推敲，挖掘并应用隐含条件，梳理解题思路、用数学语言表达物理过程。隐含条件可通过观察物理现象、认识物理模型和分析物理过程，甚至从题目的字里行间或图像图表中去挖掘，也可通过画出状态或过程示意图，找出隐含在其中的数学关系。2.对于多解问题，要认真分析制约条件，周密探讨多种情况。解题时必须根据不同条件对各种可能情况进行全面分析，必要时要拟定讨论方案，将问题根据一定的标准分类，再逐类进行探讨，防止漏解。3.对于数学知识应用性较强的问题，要耐心细致寻找规律，熟练运用适当的数学方法。求解物理问题，通常采用的数学方法有；方程法、比例法、数列法、不等式法、函数极值法、微元分析法、图像法和几何法等。一、单选题1．（2016·全国·高考真题）利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（  ）A．1h B．4h C．8h D．16h【答案】B【解析】设地球的半径为R，周期T=24h，地球自转周期最小时，三颗同步卫星的位置如图所示所以此时同步卫星的半径r1=2R由开普勒第三定律得可得故选B。2.（2021·全国·高考真题）如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放，物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角的θ的大小有关。若由30°逐渐增大至60°，物块的下滑时间t将()A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大【答案】D【解析】本题考查受力分析及匀变速直线运动。设之间的水平距离为L，则的长度，物块沿光滑斜面下滑的加速度，根据匀变速直线运动的规律，联立各式可得，夹角θ由30°逐渐增大至60°过程中，先增大后减小，故时间先减小后增大，D项正确。二、多选题2．（2022·全国·高考真题）如图，质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P，使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前（ ）A．P的加速度大小的最大值为B．Q的加速度大小的最大值为C．P的位移大小一定大于Q的位移大小D．P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小【答案】AD【解析】设两物块的质量均为m，撤去拉力前，两滑块均做匀速直线运动，则拉力大小为撤去拉力前对Q受力分析可知，弹簧的弹力为AB．从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前的过程中，以向右为正方向，撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为，两滑块与地面间仍然保持相对滑动，此时滑块P的加速度为解得此刻滑块Q所受的外力不变，加速度仍为零，过后滑块P做减速运动，故PQ间距离减小，弹簧的伸长量变小，弹簧弹力变小。根据牛顿第二定律可知P减速的加速度减小，滑块Q的合外力增大，合力向左，做加速度增大的减速运动。故P加速度大小的最大值是刚撤去拉力瞬间的加速度为。Q加速度大小最大值为弹簧恢复原长时解得故滑块Q加速度大小最大值为，A正确，B错误；C．滑块PQ水平向右运动，PQ间的距离在减小，故P的位移一定小于Q的位移，C错误；D．滑块P在弹簧恢复到原长时的加速度为解得撤去拉力时，PQ的初速度相等，滑块P由开始的加速度大小为做加速度减小的减速运动，最后弹簧原长时加速度大小为；滑块Q由开始的加速度为0做加速度增大的减速运动，最后弹簧原长时加速度大小也为。分析可知P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小，D正确。故选AD。3．（2019·全国·高考真题）在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示．在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其a–x关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体．已知星球M的半径是星球N的3倍，则A．M与N的密度相等B．Q的质量是P的3倍C．Q下落过程中的最大动能是P的4倍D．Q下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍【答案】AC【解析】A、由a-x图象可知，加速度沿竖直向下方向为正方向，根据牛顿第二定律有：，变形式为：，该图象的斜率为，纵轴截距为重力加速度．根据图象的纵轴截距可知，两星球表面的重力加速度之比为：；又因为在某星球表面上的物体，所受重力和万有引力相等，即：，即该星球的质量．又因为：，联立得．故两星球的密度之比为：，故A正确；B、当物体在弹簧上运动过程中，加速度为0的一瞬间，其所受弹力和重力二力平衡，，即：；结合a-x图象可知，当物体P和物体Q分别处于平衡位置时，弹簧的压缩量之比为：，故物体P和物体Q的质量之比为：，故B错误；C、物体P和物体Q分别处于各自的平衡位置（a=0）时，它们的动能最大；根据，结合a-x图象面积的物理意义可知：物体P的最大速度满足，物体Q的最大速度满足：，则两物体的最大动能之比：，C正确；D、物体P和物体Q分别在弹簧上做简谐运动，由平衡位置（a=0）可知，物体P和Q振动的振幅A分别为和，即物体P所在弹簧最大压缩量为2，物体Q所在弹簧最大压缩量为4，则Q下落过程中，弹簧最大压缩量时P物体最大压缩量的2倍，D错误；故本题选AC．4．（2017·全国·高考真题）如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N．初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为α（）．现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变．在OM由竖直被拉到水平的过程中( )A．MN上的张力逐渐增大B．MN上的张力先增大后减小C．OM上的张力逐渐增大D．OM上的张力先增大后减小【答案】AD【解析】以重物为研究对象，受重力mg，OM绳上拉力F2，MN上拉力F1，由题意知，三个力合力始终为零，矢量三角形如图所示，在F2转至水平的过程中，MN上的张力F1逐渐增大，OM上的张力F2先增大后减小，所以A、D正确；B、C错误．5．（2015·全国·高考真题）如图（a），一物块在t=0时刻滑上一固定斜面，其运动的v—t图线如图（b）所示。若重力加速度及图中的、、均为已知量，则可求出（  ）A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度【答案】ACD【解析】AC．由图可知上滑过程的加速度大小为有下滑过程加速度大小为有联立上述方程可计算出斜面的倾斜角度以及动摩擦因数，故AC符合题意；B．物块的质量无法求得，故B不符合题意；D．物块沿斜面向上滑行的最大高度可知可以求出，故D符合题意。故选ACD。【考点定位】牛顿运动定律【方法技巧】速度时间图像的斜率找到不同阶段的加速度，结合受力分析和运动学规律是解答此类题目的不二法门。6．（2014·全国·高考真题）太阳系的行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运行到某个行星和太阳之间，且三者几乎成一条直线的现象，天文学成为“行星冲日”据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日，木星冲日，4月9日火星冲日，6月11日土星冲日，8月29日，海王星冲日，10月8日，天王星冲日，已知地球轨道以外的行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断正确的是（ ）地球火星木星土星天王星海王星轨道半径（AU）1.01.55.29.51930A．各地外行星每年都会出现冲日现象B．在2015年内一定会出现木星冲日C．天王星相邻两次的冲日的时间是土星的一半D．地外行星中海王星相邻两次冲日间隔时间最短【答案】BD【解析】A．根据开普勒第三定律，有解得则有=1.84年年=11.86年年=29.28年年=82.82年年=164.32年如果两次行星冲日时间间隔为1年，则地球多转动一周，有代入数据，有解得，T0为无穷大；即行星不动，才可能在每一年内发生行星冲日，显然不可能，故A错误；B．2014年1月6日木星冲日，木星的公转周期为11.86年，在2年内地球转动2圈，木星转动不到一圈，故在2015年内一定会出现木星冲日，故B正确；C．如果两次行星冲日时间间隔为t年，则地球多转动一周，有解得故天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星相邻两次冲日的时间间隔为故C错误；D．如果两次行星冲日时间间隔为t年，则地球多转动一周，有解得故地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短，故D正确。故选BD。一、单选题1．轻绳一端系在质量为m的物体A上，另一端系在一个套在倾斜粗糙杆的圆环上。现用平行于杆的力F拉住绳子上一点O，使物体A从图中实线位置缓慢上升到虚线位置，并且圆环仍保持在原来位置不动。则在这一过程中，环对杆的摩擦力和环对杆的压力的变化情况是（ ）A．逐渐增大，保持不变 B．保持不变，逐渐减小C．逐渐减小，保持不变 D．保持不变，逐渐增大【答案】A【解析】先对结点O受力分析，受物体的拉力(等于重力)、拉力F和绳子的拉力T，根据平衡条件，结合三角形定则作图，如图所示物体A从图中实线位置缓慢上升到虚线位置，拉力F增加。再对环和物体整体受力分析，受重力、拉力、支持力和摩擦力，如图所示根据平衡条件有：垂直杆方向即支持力不变；平行杆方向拉力F增大，则摩擦力增大。根据牛顿第三定律，环对杆的摩擦力增大，环对杆的压力不变。故选A。2．如图所示，倾角为θ的光滑斜面体A放在光滑的水平面上，已知A的质量为2m，高为h，质量为m的细长直杆B，受固定的光滑套管C约束，只能在竖直方向上自由运动。初始时，A在水平推力F作用下处于静止状态，此时B杆下端正好压在A的顶端。现撤去推力F，A、B便开始运动。重力加速度为g，则（ ）A．推力的大小为B．运动过程中，A对B不做功C．A、B组成的系统，水平方向上动量守恒D．当杆的下端刚滑到斜面底端时，斜面体的速度大小【答案】D【解析】A．静止时A对B只有垂直斜面向上的支持力，C对B有水平向右的作用力，对B受力分析，如图1所示由平衡条件可知，竖直方向上有可得由牛顿第三定律可