2025年高考二輪復(fù)習(xí)物理專題分層突破練2　力與直線運動3

專題分層突破練2力與直線運動選擇題:每小題6分,共48分基礎(chǔ)鞏固1.(2024新課標(biāo)卷)一質(zhì)點做直線運動,下列描述其位移x或速度v隨時間t變化的圖像中,可能正確的是()答案C解析本題考查位移圖像和速度圖像的理解。位移圖像代表位移隨時間的變化關(guān)系,速度圖像代表速度隨時間的變化關(guān)系,在同一時刻,只能有1個位移值或速度值,選項C正確,A、B、D錯誤。2.(多選)如圖所示,長木板放置在光滑的水平面上,一小物塊置于長木板的中央,長木板和小物塊的質(zhì)量均為m,小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為μ。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g?，F(xiàn)對小物塊施加一水平向右的拉力F,則長木板加速度a的大小可能是()A.0 B.μg C.32μg D.答案BD解析若小物塊與長木板間的摩擦力為靜摩擦力,則小物塊與長木板相對靜止,加速度相同,對整體,由牛頓第二定律有F=2ma,解得a=F2m;若小物塊與長木板間的摩擦力為滑動摩擦力,則小物塊與長木板相對運動,對長木板,由牛頓第二定律有μmg=ma,解得a=μg。故選B、3.(2024廣西卷)讓質(zhì)量為1kg的石塊P1從足夠高處自由下落,P1在下落的第1s末速度大小為v1。再將P1和質(zhì)量為2kg的石塊綁為一個整體P2,使P2從原高度自由下落,P2在下落的第1s末速度大小為v2,g取10m/s2,則()A.v1=5m/s B.v1=10m/sC.v2=15m/s D.v2=30m/s答案B解析P1與P2釋放之后均做自由落體運動,v1=v2=gt=10m/s,選項B正確。4.(2024九省聯(lián)考河南卷)如圖所示,在平直路面上進行汽車剎車性能測試。當(dāng)汽車速度為v0時開始剎車,先后經(jīng)過路面和冰面(結(jié)冰路面),最終停在冰面上。剎車過程中,汽車在路面上與在冰面上做加速度不同的勻減速直線運動,所受阻力之比為7∶1,位移之比為8∶7。則汽車進入冰面瞬間的速度為()A.12v0 B.13vC.18v0 D.19答案B解析設(shè)汽車進入冰面瞬間的速度為v1,由牛頓第二定律有Ff=ma,則汽車在路面上與在冰面上運動的加速度大小之比為a1a2=Ff1Ff2=71,由運動學(xué)公式可知,在路面上有v02-v12=2a1x1,在冰面上有v125.(2024九省聯(lián)考黑龍江卷)如圖所示,質(zhì)量均為m的物塊甲、乙靜止于傾角為θ的固定光滑斜面上,二者間用平行于斜面的輕質(zhì)彈簧相連,乙緊靠在垂直于斜面的擋板上。給甲一個沿斜面向上的初速度,此后運動過程中乙始終不脫離擋板,且擋板對乙的彈力最小值為0,重力加速度為g。擋板對乙的彈力最大值為()A.2mgsinθ B.3mgsinθC.4mgsinθ D.5mgsinθ答案C解析物塊甲運動至最高點時,擋板對乙的彈力最小,為0,對乙有F彈1=mgsinθ,對甲有F彈1+mgsinθ=ma,物塊甲運動至最低點時,根據(jù)對稱性有F彈2mgsinθ=ma,對乙受力分析,擋板對乙的彈力最大值為FN=F彈2+mgsinθ=4mgsinθ,故選C。6.(多選)(2024陜西榆林一模)甲、乙兩玩具小車在相鄰兩直道(可視為在同一直道)上行駛,它們運動的位移x隨時間t變化的關(guān)系如圖所示。已知乙車做勻變速直線運動,其圖線與t軸相切于10s處。下列說法正確的是()A.甲、乙的運動方向相反B.乙的加速度大小為1.6m/s2C.甲、乙相遇時,甲的速度大于乙的速度D.甲經(jīng)過20s到達乙的出發(fā)點x0處答案AD解析由圖可知甲向正方向運動,乙向負(fù)方向運動,故A正確;由圖可知,乙做減速運動,10s末速度為零,根據(jù)逆向思維有x1=12at12,即t1=5s時,乙的位移大小為30m,可得a=2.4m/s2,故B錯誤;甲、乙相遇時,甲的速度大小v1=x2t2=6m/s,乙的速度大小v2=at1=2.4×5m/s=12m/s,故C錯誤;甲到達乙的出發(fā)點x0處時,用時t3=127.(多選)如圖所示,一輛貨車開上傾角為β的斜坡,車廂的頂部用細(xì)線懸掛一個小球,某時刻懸掛小球的細(xì)線與虛線的夾角為α(虛線垂直于車廂底面),重力加速度為g,關(guān)于貨車的運動,下列說法正確的是()A.若貨車在斜坡上做勻速運動,則α=βB.若貨車在斜坡上做勻減速運動,則α>βC.若貨車在斜坡上做勻加速運動,則貨車的加速度為a=gcosβtanαgsinβD.若貨車在斜坡上做勻加速運動,則貨車的加速度為a=gtanα答案AC解析若貨車在斜坡上做勻速運動,則小球做勻速直線運動,受到的合外力為0,小球在豎直方向上所受重力和細(xì)線拉力的大小相等,細(xì)線在豎直方向上,根據(jù)幾何關(guān)系可知α=β,故A正確;若貨車在斜坡上做勻減速運動,則小球有沿斜面向下的加速度,細(xì)線應(yīng)該向右偏,但在題圖中虛線的左側(cè),則有α<β,故B錯誤;若貨車在斜坡上做勻加速運動,則小球有沿斜面向上的加速度,細(xì)線應(yīng)該向左偏,則有α>β,設(shè)細(xì)線的拉力為F,小球的質(zhì)量為m,對小球受力分析,垂直斜面方向上,由平衡條件有Fcosα=mgcosβ,沿斜面方向上,由牛頓第二定律有Fsinαmgsinβ=ma,聯(lián)立解得a=gcosβtanαgsinβ,貨車的加速度與小球的加速度相等,故D錯誤,C正確。綜合提升8.(多選)(2023湖南卷)如圖所示,光滑水平地面上有一質(zhì)量為2m的小車在水平推力F的作用下加速運動。車廂內(nèi)有質(zhì)量均為m的A、B兩小球,兩球用輕桿相連,A球靠在光滑左壁上,B球處在車廂水平底面上,且與底面的動摩擦因數(shù)為μ,桿與豎直方向的夾角為θ,桿與車廂始終保持相對靜止。假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。下列說法正確的是()A.若B球受到的摩擦力為零,則F=2mgtanθB.若推力F向左,且tanθ≤μ,則F的最大值為2mgtanθC.若推力F向左,且μ<tanθ≤2μ,則F的最大值為4mg(2μtanθ)D.若推力F向右,且tanθ>2μ,則F的范圍為4mg(tanθ2μ)≤F≤4mg(tanθ+2μ)答案CD解析設(shè)桿的彈力為FT,對A球,一定有FTcosθ=mg。若B球受到的摩擦力為0,則對B球,在水平方向有FTsinθ=ma,解得a=gtanθ,對整體有F=4ma=4mgtanθ,A錯誤;若推力F向左,當(dāng)A有最大加速度時側(cè)壁對A的彈力為0,此時a=gtanθ,當(dāng)B有最大加速度a'時,對B有μ·2mgFTsinθ=ma',且tanθ≤μ,解得a'>a,故最大加速度仍為a,對整體有F=4ma=4mgtanθ,B錯誤;若推力F向左,且μ<tanθ≤2μ,則a'<a,對整體有F=4ma'=4mg(2μtanθ),C正確;若推力F向右,且tanθ>2μ,則B向右的最小加速度為a1,對B有FTsinθμ·2mg=ma1,對整體有Fmin=4ma1=4mg(tanθ2μ),B向右的最大加速度為a2,對B有FTsinθ+μ·2mg=ma2,對整體有Fmax=4ma2=4mg(tanθ+2μ),故4mg(tanθ2μ)≤F≤4mg(tanθ+2μ),D正確。9.(10分)(2024全國甲卷)為搶救病人,一輛救護車緊急出發(fā),鳴著笛沿水平直路從t=0時由靜止開始做勻加速運動,加速度大小a=2m/s2,在t1=10s時停止加速開始做勻速運動,之后某時刻救護車停止鳴笛,t2=41s時在救護車出發(fā)處的人聽到救護車發(fā)出的最后的鳴笛聲。已知聲速v0=340m/s。(1)求救護車勻速運動時的速度大小。(2)求在停止鳴笛時救護車距出發(fā)處的距離。答案(1)20m/s(2)680m解析(1)根據(jù)勻變速運動速度公式v=at1可得救護車勻速運動時的速度大小v=2×10m/s=20m/s。(2)救護車加速運動過程中的位移x1=12at1設(shè)在t3時刻停止鳴笛,根據(jù)題意可得v(t3-停止鳴笛時救護車距出發(fā)處的距離x=x1+v(t3t1)代入數(shù)據(jù)并聯(lián)立解得x=680m。10.(12分)火車站用于安全檢查的裝置的部分簡化示意圖如圖所示。某位乘客把質(zhì)量為m=2kg的物品輕放在水平傳送帶的A端,經(jīng)傳送帶加速后從B端離開傳送帶,最后物品從斜面頂端C沿斜面下滑。已知水平傳送帶的長度為lAB=1m,傳送帶以v=1m/s的恒定速度沿逆時針方向轉(zhuǎn)動,斜面CD的傾角為θ=30°,斜面CD的長度為s=0.5m,物品與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.5,物品與斜面CD間的動摩擦因數(shù)為μ2=34,重力加速度大小g取10m/s2,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,不考慮物品在傳送帶與斜面交界處速度大小的變化,物品可視為質(zhì)點。求(1)物品在傳送帶上運動的時間;(2)物品滑到斜面底端D時(還未與地面碰撞)的速度大小。答案(1)1.1s(2)1.5m/s解析(1)設(shè)物品在傳送帶上的加速度大小為a1,由牛頓第二定律有μ1mg=ma1解得a1=5m/s2設(shè)物品加速到與傳送帶共速時所用時間為t1,位移為x1,則t1=va1=0.2x1=12a1t12=0.1之后物品在傳送帶上勻速運動,時間為t2,則t2=lAB-x1v=物品在傳送帶上運動的時間為t=t1+t2=1.1s。(2)設(shè)物品在斜面上的加速度大小為a2,由牛頓第二定律有mgsinθμ2mgcosθ=ma2解得a2=1.25m/s2設(shè)物品滑到斜面底端D時的速度大小為v2,由運動學(xué)公式有2a2s=v22解得v2=1.5m/s。11.(14分)(2024陜西商洛一模)如圖甲所示,一足夠長的木板靜止在光滑的水平地面上,可視為質(zhì)點的小滑塊置于木板上A處。從t=0時刻開始,木板在外力作用下開始沿水平地面做直線運動,其運動的vt圖像如圖乙所示。已知小滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g取10m/s2。(1)t=3.5s時,求小滑塊的速度大小。(2)若小滑塊在木板上滑動時能夠留下痕跡,求此痕跡的長度。答案(1)7m/s(2)12m解析(1)由木板運動的vt圖像可得,木板的加速度大小a1=ΔvΔt=4對小滑塊,由牛頓第二定律有μmg=ma2得a2=2m/s2由于a2<a1,所以t=0時刻小滑塊與木板發(fā)生了相對滑動,t=3s時,小滑塊的速度大小v2=a2t=6m/s木板的速度大小v1=12m/s之后,木板減速,加速度大小仍為a1,設(shè)小滑塊和木板共速還需要時間Δt,有v1a1Δt=v2+a2Δt解得Δt=1s故在3~4s內(nèi),小滑塊還在加速運動,因此t=3.5s時,小滑塊的速度大小v3=a2t=7m/s。(2)由以上分析可知0~4s內(nèi)小滑塊一直勻加速運動,位移大小為x2=12a2t'2=16t'=4s時,小滑塊的速度大小為v'=a2t'=8m/s根據(jù)vt圖像與時間軸圍成的面積可知木板0~4s內(nèi)位移大小為x1=12×3×12m+8+122×1m=28因此0~4s內(nèi)木板相對小滑塊向前運動12mt'=4s前,木板相對小滑塊向前運動,t'=4s后,因為木板加速度大小不變且大于小滑塊的最大加速度,則木板相對小滑塊向后運動,在4~6s內(nèi),木板的位移大小為x3=(6-4)×8小滑塊在t'=4s后減速直到停止過程的位移大小x4=v'22a因此4~6s內(nèi),木板相對小滑塊向后運動8m。故小滑塊在木板上滑動時能夠留下痕跡,則此痕跡的長度為12m。12.(16分)交規(guī)規(guī)定:“在沒有信號燈的路口,一旦行人走上人行道,機動車車頭便不能越過停止線”。如圖甲所示,一長度為D=5m的卡車以v0=36km/h的初速度向左行駛,車頭距人行道距離為L1=40m,人行道寬度為L2=5m。同時,一距離路口L3=3m的行人以v1=1m/s的速度勻速走向長度為L4=9m的人行道。圖乙為卡車的側(cè)視圖,車上的貨物可視為質(zhì)點,貨物與車之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.4,貨物距離車頭、車尾的間距分別為d1=2.5m、d2=1.5m。重力加速度g取10m/s2。甲乙(1)當(dāng)司機發(fā)現(xiàn)行人在圖示位置時立即加速且以后加速度恒定,要保證卡車整體穿過人行道時,人還沒有走上人行道,求卡車加速度的最小值。(2)如果司機以第(1)問的最小加速度加速,且穿過人行道后立即勻速,通過計算說明貨物是否會掉下來。(3)當(dāng)司機發(fā)現(xiàn)行人在圖示位置時立即減速且以后加速度恒定,要保證不違反交規(guī),且貨物不撞到車頭,求卡車剎車時加速度大小需要滿足的條件。答案(1)409m/s(2)會掉下來,計算過程見解析(3)54m/s2≤a≤5m/s解析(1)人走上人行道的時間t1=L3v1=在3s末卡車剛好穿過人行道,加速度最小,設(shè)為a1有D+L1+L2=v0t1+12a1解得a1=409m/s2(2)卡車穿過人行道時的速度vm=v0+a1t1=10+409×3貨物的加速度a2=μg=4m/s2假設(shè)貨物沒掉下來,貨物加速的時間為t2=vm-貨物的位移為x2=v0+vm2t卡車的位移為x1=(D+L1+L2)+vm(t2t1)=5209所以貨物相對卡車向后運動的位移為x1