查補易混易錯02 力與物體的直線運動-2022年高考政治三輪沖刺過關（解析版）

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查補易混易錯02力與物體的直線運動

這部分知識是高中物理主干知識，每年每卷必考，以選擇題、實驗題和計算題的開出現(xiàn)，即使不單獨出題，也會整合在某些題目中進行考查。

【真題展示·（2021·廣東卷）】算盤是我國古老的計算工具，中心帶孔的相同算珠可在算盤的固定導桿上滑動，使用前算珠需要歸零，如圖所示，水平放置的算盤中有甲、乙兩顆算珠未在歸零位置，甲靠邊框b，甲、乙相隔，乙與邊框a相隔，算珠與導桿間的動摩擦因數(shù)。現(xiàn)用手指將甲以的初速度撥出，甲、乙碰撞后甲的速度大小為，方向不變，碰撞時間極短且不計，重力加速度g取。

（1）通過計算，判斷乙算珠能否滑動到邊框a；

（2）求甲算珠從撥出到停下所需的時間。

【答案】（1）能；（2）0.2s

【解析】

（1）由牛頓第二定律可得，甲乙滑動時均有：

則甲乙滑動時的加速度大小均為：

甲與乙碰前的速度v1，則：

解得：v1=0.3m/s

甲乙碰撞時由動量守恒定律：

解得碰后乙的速度：v3=0.2m/s

然后乙做減速運動，當速度減為零時則：

可知乙恰好能滑到邊框a；

（2）甲與乙碰前運動的時間：

碰后甲運動的時間：

則甲運動的總時間為：

易錯點【01】汽車剎車問題

汽車剎車自由阻力，沒有動力。所以汽車剎車是一個勻減速運動的過程，當速度為零時就會停止，之后不管多長時間都是靜止。所以我們應該特別關注一下汽車從剎車到停止需要多長時間以及相對應的位移。

易錯點【02】追及相遇問題

可概括為“一個臨界條件”“兩個關系”。

(1)一個臨界條件:速度相等。它往往是物體間能否追上或(兩者)距離最大、最小的臨界條件,也是分析判斷問題的切入點。

(2)兩個關系:時間關系和位移關系,通過畫草圖找出兩物體運動的時間關系和位移關系是解題的突破口。

易錯點【03】混淆兩個圖像：

Ⅰ、直線運動x-t圖像

①勻速直線運動的x－t圖象是一條傾斜的直線，如圖1中圖線甲；

②勻變速直線運動的x－t圖象是一條拋物線，如圖線乙。

③若x－t圖象是一條平行于時間軸的直線，則表示物體處于靜止狀態(tài)，如圖線丙。

Ⅱ、直線運動v-t圖像

①勻速直線運動的v－t圖象是與橫軸平行的直線，如圖中圖線甲。

②勻變速直線運動的v－t圖象是一條傾斜的直線，如圖線乙。

③若v－t圖象是曲線，不同點切線的斜率不同，表示物體做變加速運動。圖線丙表示物體的加速度逐漸變大，圖線丁表示物體的加速度逐漸減小。

易錯點【04】整體法和隔離法不會運用

1.求解各部分加速度都相同的連接體問題時，要優(yōu)先考慮整體法；如果還需要求物體之間的作用力，再用隔離法.求解連接體問題時，隨著研究對象的轉移，往往兩種方法交叉運用.一般的思路是先用其中一種方法求加速度，再用另一種方法求物體間的作用力或系統(tǒng)所受合力.無論運用整體法還是隔離法，解題的關鍵還是在于對研究對象進行正確的受力分析.

2.當物體各部分加速度相同且不涉及求內力的情況，用整體法比較簡單；若涉及物體間相互作用力時必須用隔離法.整體法與隔離法在較為復雜的問題中常常需要有機地結合起來運用，這將會更快捷有效.

1.（2021·全國甲卷）如圖，將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板P處，上部架在橫桿上。橫桿的位置可在豎直桿上調節(jié)，使得平板與底座之間的夾角θ可變。將小物塊由平板與豎直桿交點Q處靜止釋放，物塊沿平板從Q點滑至P點所用的時間t與夾角θ的大小有關。若由30°逐漸增大至60°，物塊的下滑時間t將（）

A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.先增大后減小 D.先減小后增大

【答案】D

【解析】

設PQ的水平距離為L，由運動學公式可知：

可得：

可知時，t有最小值，故當從由30°逐漸增大至60°時下滑時間t先減小后增大。

故選D。

【易錯易錯分析】

⑴下滑教程中的加速度計算錯誤；⑵位移的表達式不合理，增大計算難度；⑶不能正確得出時間與角度之間的函數(shù)關系。

2.（2021·廣東卷）唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力，設牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁，F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為和，，如圖所示，忽略耕索質量，耕地過程中，下列說法正確的是（）

A.耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大

B.耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大

C.曲轅犁勻速前進時，耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力

D.直轅犁加速前進時，耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力

【答案】B

【解析】A．將拉力F正交分解如下圖所示

則在x方向可得出：Fx曲=Fsinα

Fx直=Fsinβ

在y方向可得出：Fy曲=Fcosα

Fy直=Fcosβ

由題知α<β則：sinα<sinβ

cosα>cosβ

則可得到：Fx曲<Fx直

Fy曲>Fy直

A錯誤、B正確；

CD．耕索對犁的拉力與犁對耕索的拉力是一對相互作用力，它們大小相等，方向相反，無論是加速還是勻速，則CD錯誤。

故選B。

【易錯易錯分析】①c對力F根據(jù)不會正交分解法進行分解；②對牛頓第三定律理解得不透徹，不知道耕索對犁的拉力和犁對耕索的拉力是作用力和反作用力。

3、（2021·河北卷）如圖，一滑雪道由和兩段滑道組成，其中段傾角為，段水平，段和段由一小段光滑圓弧連接，一個質量為的背包在滑道頂端A處由靜止滑下，若后質量為的滑雪者從頂端以的初速度、的加速度勻加速追趕，恰好在坡底光滑圓弧的水平處追上背包并立即將其拎起，背包與滑道的動摩擦因數(shù)為，重力加速度取，，，忽略空氣阻力及拎包過程中滑雪者與背包的重心變化，求：

（1）滑道段的長度；

（2）滑雪者拎起背包時這一瞬間的速度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

（1）設斜面長度為，背包質量為，在斜面上滑行的加速度為，由牛頓第二定律有

解得

滑雪者質量為，初速度為，加速度為，在斜面上滑行時間為，落后時間，則背包的滑行時間為，由運動學公式得

聯(lián)立解得

或

故可得

（2）背包和滑雪者到達水平軌道時的速度為、，有

滑雪者拎起背包的過程，系統(tǒng)在光滑水平面上外力為零，動量守恒，設共同速度為，有

解得

【易錯易錯分析】①求解背包的加速度出現(xiàn)錯誤；②滑雪者滑到底端的時間求解出現(xiàn)錯誤；③應用動量守恒定律在求解水平軌道上的速度時出現(xiàn)錯誤。

4．（2021·廣東卷）賽龍舟是端午節(jié)的傳統(tǒng)活動。下列和圖像描述了五條相同的龍舟從同一起點線同時出發(fā)、沿長直河道劃向同一終點線的運動全過程，其中能反映龍舟甲與其它龍舟在途中出現(xiàn)船頭并齊的有（）

A．B．C．D．

【答案】BD

【解析】

A．此圖是速度圖像，由圖可知，甲的速度一直大于乙的速度，所以中途不可能出現(xiàn)甲乙船頭并齊，故A錯誤；

B．此圖是速度圖像，由圖可知，開始丙的速度大，后來甲的速度大，速度圖像中圖像與橫軸圍成的面積表示位移，由圖可以判斷在中途甲、丙位移會相同，所以在中途甲丙船頭會并齊，故B正確；

C．此圖是位移圖像，由圖可知，丁一直運動在甲的前面，所以中途不可能出現(xiàn)甲丁船頭并齊，故C錯誤；

D．此圖是位移圖像，交點表示相遇，所以甲戊在中途船頭會齊，故D正確。

故選BD。

【易錯易錯分析】①在v-t圖像中不知道圖像與時間軸圍成的面積表示位移的大小；②不理解s-t圖像中的交點代表相遇。

5.（2021全國乙卷）水平地面上有一質量為的長木板，木板的左端上有一質量為的物塊，如圖（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物塊上，F(xiàn)隨時間t的變化關系如圖（b）所示，其中、分別為、時刻F的大小。木板的加速度隨時間t的變化關系如圖（c）所示。已知木板與地面間的動摩擦因數(shù)為，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為，假設最大靜摩擦力均與相應的滑動摩擦力相等，重力加速度大小為g。則（）

A. B.

C. D.在時間段物塊與木板加速度相等

【答案】BCD

【解析】A．圖（c）可知，t1時滑塊木板一起剛在從水平滑動，此時滑塊與木板相對靜止，木板剛要滑動，此時以整體為對象有

A錯誤；

BC．圖（c）可知，t2滑塊與木板剛要發(fā)生相對滑動，以整體為對象，根據(jù)牛頓第二定律，有

以木板為對象，根據(jù)牛頓第二定律，有

解得

BC正確；

D．圖（c）可知，0~t2這段時間滑塊與木板相對靜止，所以有相同的加速度，D正確。

故選BCD。

【易錯易錯分析】①不會靈活選用整體法和隔離法，增大分析難度；②對物塊與木板之間的運動分析不清晰，不能判斷了0-t2時間段物塊與木板相對靜止導致計算錯誤。

6.（2019全國Ⅲ卷）如圖（a），物塊和木板疊放在實驗臺上，物塊用一不可伸長的細繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連，細繩水平．t=0時，木板開始受到水平外力F的作用，在t=4s時撤去外力．細繩對物塊的拉力f隨時間t變化的關系如圖（b）所示，木板的速度v與時間t的關系如圖（c）所示．木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略．重力加速度取g=10m/s2．由題給數(shù)據(jù)可以得出

A.木板的質量為1kg

B.2s~4s內，力F的大小為0.4N

C.0~2s內，力F的大小保持不變

D.物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2

【答案】AB

【解析】

結合兩圖像可判斷出0-2s物塊和木板還未發(fā)生相對滑動，它們之間的摩擦力為靜摩擦力，此過程力F等于f，故F在此過程中是變力，即C錯誤；

2-5s內木板與物塊發(fā)生相對滑動，摩擦力轉變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，由牛頓運動定律，對2-4s和4-5s列運動學方程，可解出質量m為1kg，2-4s內的力F為0.4N，故A、B正確；

由于不知道物塊的質量，所以無法計算它們之間的動摩擦因數(shù)μ,故D錯誤.

【易錯易錯分析】①在分析木板質量時選擇的時間段出現(xiàn)錯誤，從而計算出錯；②不會把圖（b）和圖（c）結合起來解決問題。

7、（2021·河南省鄭州市二模）有一種精神叫“女排精神”，中國女排能始終屹立在世界之顛，與她們科學而又刻苦的訓練是分不開的。當女排運動員進行原地起跳攔網(wǎng)訓練時，某質量為60kg的運動員原地靜止站立（不起跳）雙手攔網(wǎng)高度為2.10m，在訓練中，該運動員先下蹲使重心下降0.5m，然后起跳（從開始上升到腳剛離地的過程），最后腳離地上升到最高點時雙手攔網(wǎng)高度為2.90m。若運動員起跳過程視為勻加速直線運動，忽略空氣阻力影響，取g＝10m/s2，則（）

A.運動員起跳過程屬于失重狀態(tài)

B.起跳過程中加速度大小為16m/s2

C.從開始起跳到離地上升到最高點需要0.4s

D.起跳過程中運動員對地面的壓力為960N

【答案】B

【解析】

A．運動員起跳過程先向上加速后減速，則先超重后失重，選項A錯誤；

B．離地速度

起跳過程中加速度大小為

選項B正確；

C．從開始起跳到離地上升到最高點需要

選項C錯誤；

D．起跳過程中根據(jù)牛頓第二定律

運動員對地面的壓力為

根據(jù)牛頓第三定律可知，起跳過程中運動員對地面的壓力為1560N，選項D錯誤。

故選B。

8、（2021·湖南省衡陽市二模）如圖所示，2021個完全相同的小球通過完全相同的輕質彈簧（在彈性限度內）相連，在水平拉力F的作用下，一起沿水平面向右運動，設1和2之間彈簧的彈力為，2和3間彈簧的彈力為，……，2020和2021間彈簧的彈力為，則下列結論正確的是（）

A.若水平面光滑，從左到右每根彈簧長度之比為1：2：3：…：2020

B.若水平面光滑，

C.若水平面粗糙，的大小無法確定

D.若水平面粗糙，撤去F的瞬間，第2020號小球的加速度突然反向

【答案】B

【解析】

B．以整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得

F=2021ma

解得

以后面的第1、2、3…2020個小球為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得可知

…

則

F1-2：F2-3：……F2020-2021=1：2：3：……2020

故B正確；

A．由胡克定律知F=kx，結合A的分析可知從左到右每根彈簧伸長量之比為

x1-2：x2-3：……x2020-2021=1：2：3：……2020

但彈簧的長度之比不滿足1：2：3：…：2020，故A錯誤；

C．若水平面粗糙，設每個小球受的滑動摩擦力為f，則以整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得

F-2021f=2021ma′

解得

以后面的第1、2、3…2020個小球為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得可知

…

則

F′1-2：F′2-3：……F′2020-2021=1：2：3：……2020

故C錯誤；

D．若水平面粗糙，撤去F的瞬間，第2020號小球所受的兩邊彈簧的彈力以及摩擦力都不變，則加速度不變，選項D錯誤。

故選B。

9（2020全國Ⅰ卷）.我國自主研制了運-20重型運輸機。飛機獲得的升力大小F可用描寫，k為系數(shù)；v是飛機在平直跑道上的滑行速度，F(xiàn)與飛機所受重力相等時的v稱為飛機的起飛離地速度，已知飛機質量為時，起飛離地速度為66m/s；裝載貨物后質量為，裝載貨物前后起飛離地時的k值可視為不變。

（1）求飛機裝載貨物后的起飛離地速度；

（2）若該飛機裝載貨物后，從靜止開始勻加速滑行1521m起飛離地，求飛機在滑行過程中加速度的大小和所用的時間。

【答案】(1)；（2）2m/s2，

【解析】

（1）空載起飛時，升力正好等于重力：

滿載起飛時，升力正好等于重力：

由上兩式解得：

（2）滿載貨物的飛機做初速度為零的勻加速直線運動，所以

解得：

由加速的定義式變形得：

解得：

【易錯易錯分析】①求解v2時出現(xiàn)錯誤；②在計算飛機滑行過程中加速度的大小和所用時間時，運動學公式選擇不合適，增大計算難度。

10、（2021·山東省濟南市壓軸卷）在某路口，有按倒計時顯示的時間顯示燈．有一輛汽車在平直路面上正以36km/h的速度朝該路口停車線勻速前行，在車頭前端離停車線70m處司機看到前方綠燈剛好顯示“5”．交通規(guī)則規(guī)定：綠燈結束時車頭已越過停車線的汽車允許通過．

(1)若不考慮該路段的限速，司機的反應時間為1s，司機想在剩余時間內使汽車做勻加速直線運動以通過停車線，則汽車的加速度至少為多大？

(2)若該路段限速60km/h，司機的反應時間為1s，司機反應過來后汽車先以2m/s2的加速度沿直線加速3s，為了防止超速，司機在加速結束時立即踩剎車使汽車勻減速直行，結果車頭前端與停車線相齊時剛好停下，求剎車后汽車加速度的大?。?結果保留兩位有效數(shù)字)

【答案】(1)2.5m/s2(2)6.1m/s2

【解析】

試題分析：（1）司機反應時間內做勻速直線運動的位移是：；

加速過程：

代入數(shù)據(jù)解得：

（2）汽車加速結束時通過的位移：

此時離停車線間距為：

此時速度為：

勻減速過程：

帶入數(shù)據(jù)解得：

11、（2021·北京市海淀區(qū)二模）如圖所示，運動員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上滑行，在不與其他冰壺碰撞的情況下，最終停在遠處的某個位置。按比賽規(guī)則，冰壺投出后，可以用毛刷在其滑行前方來回摩擦冰面，減小冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)以調節(jié)冰壺的運動。將冰壺的運動簡化為直線運動且不考慮冰壺的轉動。已知未摩擦冰面時，冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)為0.02。重力加速度g取10m/s2。

（1）求冰壺投出后在冰面上滑行時加速度大小；

（2）運動員以3.6m/s的水平速度將冰壺投出，求冰壺能在冰面上滑行的時間；

（3）若運動員仍以3.6m/s的水平速度將冰壺投出，滑行一段距離后，其隊友在冰壺滑行前方摩擦冰面，使冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%。已知冰壺運動過程中，滑過被毛刷摩擦過的冰面長度為6m。這6m若是連續(xù)或間斷的，冰壺多滑行的距離Δs是否會發(fā)生變化？請說明你的觀點。

【答案】（1）0.2m/s2；（2）18s；（3）不會，理由見解析

【解析】

（1）冰壺投出后冰面上滑行時，根據(jù)牛頓第二定律

解得

（2）根據(jù)速度公式

解得

依據(jù)全程動能定理，不管這6m是連續(xù)還是間斷的，滑動摩擦力對冰壺做的負功是一樣多的，因此冰壺多滑行的距離Δs是不會發(fā)生變化的。

12（2020全國Ⅱ卷）.如圖，一豎直圓管質量為M，下端距水平地面的高度為H，頂端塞有一質量為m的小球。圓管由靜止自由下落，與地面發(fā)生多次彈性碰撞，且每次碰撞時間均極短；在運動過程中，管始終保持豎直。已知M=4m，球和管之間的滑動摩擦力大小為4mg,g為重力加速度的大小，不計空氣阻力。

（1）求管第一次與地面碰撞后的瞬間，管和球各自的加速度大?。?/p>

（2）管第一次落地彈起后，在上升過程中球沒有從管中滑出，求管上升的最大高度；

（3）管第二次落地彈起的上升過程中，球仍沒有從管中滑出，求圓管長度應滿足的條件。

【答案】（1）a1=2g，a2=3g；（2）；（3）

【解析】（1）管第一次落地彈起的瞬間，小球仍然向下運動。設此時管的加速度大