【創(chuàng)新設計】2021屆高考物理(江蘇專用)二輪專題專講訓練：第2講-力與物體的直線運動(含解析)

第2講力與物體的直線運動一、單項選擇題1．如圖1－2－14所示，直線a和曲線b分別是在平直大路上行駛的汽車a和b的位移—時間(x－t)圖線．由圖可知 ()圖1－2－14A．在時刻t1，a、b兩車運動方向相同B．在時刻t2，a、b兩車運動方向相反C．在t1到t2這段時間內(nèi)，b車的速領先減小后增大D．在t1到t2這段時間內(nèi)，b車的速率始終比a車的大解析x－t圖線的斜率表示速度，從題圖中看出，a車始終靜止，b車先正向減速，速率減小為0后，再反向加速，因此A、B、D選項錯誤，C正確．答案C2．(2022·高考沖刺卷四)中國首次太空授課活動于2021年6月20日上午進行，如圖1－2－15所示，航天員王亞平利用天宮一號中的“質(zhì)量測量儀”測量航天員聶海勝的質(zhì)量為74kg.測量時，聶海勝與輕質(zhì)支架被王亞平水平拉離初始位置，且處于靜止狀態(tài)，當王亞平松手后，聶海勝與輕質(zhì)支架受到一個大小為100N的水平恒力作用而復位，用光柵測得復位時瞬間速度為1m/s，則復位的時間為 ()圖1－2－15A．0.74s B．0.37sC．0.26s D．1.35s解析宇航員復位的過程中由于受到的是水平恒力的作用，所以是勻變速直線運動，由牛頓其次定律可得宇航員的加速度為a＝eq\f(F,m)＝eq\f(100,74)m/s2，再依據(jù)加速度的定義式a＝eq\f(vt－v0,t)得到復位的時間為t＝eq\f(vt,a)＝eq\f(1,\f(100,74))s＝0.74s，A正確．答案A3．(2022·全國大綱卷，14)一質(zhì)點沿x軸做直線運動，其v－t圖象如圖1－2－16所示．質(zhì)點在t＝0時位于x＝5m處，開頭沿x軸正向運動．當t＝8s時，質(zhì)點在x軸上的位移為 ()圖1－2－16A．x＝3m B．x＝8mC．x＝9m D．x＝14m解析利用勻變速直線運動的規(guī)律，結(jié)合v－t圖象求解．質(zhì)點前4s內(nèi)沿x軸正方向運動，其位移可由v－t圖象中的“面積”數(shù)值表示，則對應位移x1＝eq\f(2＋4×2,2)m＝6m．同理可得4s～8s內(nèi)的位移(沿x軸負方向運動)x2＝－eq\f(2＋4×1,2)m＝－3m．又知初位置x0＝5m．則當在t＝8s時，質(zhì)點在x軸上的位置為x＝x0＋x1＋x2＝8m，選項B正確．答案B4．如圖1－2－17為表面粗糙、傾斜放置的傳送帶，物塊可以由傳遞帶頂端A由靜止開頭滑到傳送帶底端B，傳送帶靜止時物塊下滑的時間為t1，傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動時物塊下滑的時間為t2，傳送帶逆時針加速轉(zhuǎn)動時物塊下滑的時間為t3，傳送帶順時針方向勻速轉(zhuǎn)動時物塊下滑的時間為t4，則關于這四個時間的大小關系，下列正確的是 ()圖1－2－17A．t4＜t1＜t2＜t3 B．t4＜t1＝t2＜t3C．t4＜t1＝t2＝t3 D．t1＝t2＝t3＝t4解析傳送帶靜止、逆時針轉(zhuǎn)動時，物塊相對于地面對下做勻加速運動的加速度相同，因此t1＝t2＝t3.由于傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，物塊開頭速度小于傳送帶速度時，加速度比逆時針轉(zhuǎn)動時的加速度大，因此下滑的時間最短，C項正確．答案C5．(2022·全國卷新課標Ⅰ，17)如圖1－2－18，用橡皮筋將一小球懸掛在小車的架子上，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)使小車從靜止開頭向左加速，加速度從零開頭漸漸增大到某一值，然后保持此值，小球穩(wěn)定地偏離豎直方向某一角度(橡皮筋在彈性限度內(nèi))．與穩(wěn)定在豎直位置時相比，小球的高度 ()圖1－2－18A．肯定上升B．肯定降低C．保持不變D．上升或降低由橡皮筋的勁度系數(shù)打算解析法一當橡皮筋豎直時，由平衡條件知：k·Δx1＝mg，即Δx1＝eq\f(mg,k)橡皮筋的長度為l1＝l0＋Δx1＝l0＋eq\f(mg,k)當小球向左加速時，受力如圖所示．橡皮筋的拉力FT＝k·Δx2①FTcosθ＝mg②此時小球距懸點在豎直方向的高度為l2＝(l0＋Δx2)cosθ③聯(lián)立①②③得，l2＝l0cosθ＋eq\f(mg,k)比較l1和l2可知，l1>l2，小球的位置肯定上升，選項A正確．法二(極限法)當向左的加速度很大時，橡皮筋趨于水平，所以小球的位置要上升．答案A6.(2022·全國大綱卷，19)一物塊沿傾角為θ的斜坡向上滑動．當物塊的初速度為v時，上升的最大高度為H，如圖1－2－19所示；當物塊的初速度為eq\f(v,2)時，上升的最大高度記為h.重力加速度大小為g.物塊與斜坡間的動摩擦因數(shù)和h分別為 ()圖1－2－19A．tanθ和eq\f(H,2) B．(eq\f(v2,2gH)－1)tanθ和eq\f(H,2)C．tanθ和eq\f(H,2) D．(eq\f(v2,2gH)－1)tanθ和eq\f(H,4)解析設物塊與斜坡間的動摩擦因數(shù)為μ，則物塊沿斜坡上滑時的加速度大小a＝μgcosθ＋gsinθ①當物塊的初速度為v時，由運動學公式知v2＝2aeq\f(H,sinθ)②當物塊的初速度為eq\f(v,2)時，由運動學公式知eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,2)))2＝2aeq\f(h,sinθ)③由②③兩式得h＝eq\f(H,4)由①②兩式得μ＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v2,2gH)－1))tanθ.答案D二、多項選擇題7.某同學站在電梯地板上，利用速度傳感器和計算機爭辯一觀光電梯升降過程中的狀況，如圖1－2－20所示的v－t圖象是計算機顯示的觀光電梯在某一段時間內(nèi)的速度變化狀況(向上為正方向)．依據(jù)圖象供應的信息，可以推斷下列說法中正確的是 ()圖1－2－20A．0～5s內(nèi)，觀光電梯在加速上升，該同學處于失重狀態(tài)B．5～10s內(nèi)，該同學對電梯地板的壓力等于他所受的重力C．10～20s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，該同學處于失重狀態(tài)D．20～25s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，該同學處于失重狀態(tài)解析0～5s內(nèi)，觀光電梯在加速上升，加速度方向向上，該同學處于超重狀態(tài)，選項A錯誤；5～10s內(nèi)，觀光電梯勻速上升，該同學對電梯地板的壓力等于他所受的重力，選項B正確；10～20s內(nèi)，觀光電梯在減速上升，加速度方向向下，該同學處于失重狀態(tài)，選項C錯誤；20～25s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，加速度方向向下，該同學處于失重狀態(tài)，選項D正確．答案BD8.(2022·廣東省試驗中學質(zhì)檢)甲、乙兩物體做直線運動的v－t圖象如圖1－2－21所示，由圖可知 ()圖1－2－21A．乙物體的加速度為1m/s2B．4s末兩物體的速度相等C．4s末甲物體在乙物體前面D．條件不足，無法推斷兩物體何時相遇解析對乙物體，a＝eq\f(Δv,Δt)＝1.33m/s2，4s末兩物體的速度相等，則選項A錯誤，選項B正確；由于不知道初始時刻甲、乙的位置關系，故無法推斷4s末甲、乙的相對位置及兩物體何時相遇，選項C錯誤，選項D正確．答案BD9．(2022·南京二模)如圖1－2－22甲所示，質(zhì)量為M＝2kg的木板靜止在水平面上，可視為質(zhì)點的物塊(質(zhì)量設為m)從木板的左側(cè)沿木板表面水平?jīng)_上木板．物塊和木板的速度—時間圖象如圖乙所示，g＝10m/s2，結(jié)合圖象，下列說法正確的是 ()圖1－2－22A．可求解物塊在t＝2s時的位移B．可求解物塊與木板間的動摩擦因數(shù)C．可求解物塊的質(zhì)量mD．可求解木板的長度解析由題圖乙可求0～2s內(nèi)物塊的v－t圖象所包圍的面積(即位移)，選項A正確；由題圖乙可知：am＝2m/s2＝μg，則μ＝0.2，選項B正確；由v－t圖象知1s后二者以共同速度勻速運動，故水平面應光滑，故m＝M，選項C正確；由題圖乙可求解物塊與木板間的相對位移，但無法求解木板的長度，選項D錯誤．答案ABC三、非選擇題10．2021年1月1日實施新的交通規(guī)定：黃燈亮時車頭已經(jīng)越過停車線的車輛可以連續(xù)前行，車頭未越過停車線的若連續(xù)前行則視為闖黃燈，屬于交通違章行為．現(xiàn)有甲、乙兩汽車正沿同一平直大路同向勻速行駛，甲車在前，乙車在后，當兩車快要到十字路口時，甲車司機看到黃燈閃爍，3秒黃燈提示后將再轉(zhuǎn)為紅燈．請問(1)若甲車在黃燈開頭閃爍時剎車，要使車在黃燈閃爍的時間內(nèi)停下來且剎車距離不得大于18m，則甲車剎車前的行駛速度不能超過多少？(2)若甲、乙車均以v0＝15m/s的速度駛向路口，乙車司機看到甲車剎車后也緊急剎車(乙車司機的反應時間Δt2＝0.4s，反應時間內(nèi)視為勻速運動)．已知甲車、乙車緊急剎車時產(chǎn)生的加速度大小分別為a1＝5m/s2、a2＝6m/s2.若甲車司機看到黃燈閃爍時車頭距警戒線L＝30m，要避開闖紅燈，他的反應時間Δt1不能超過多少？(3)滿足第(2)問的條件下，為保證兩車在緊急剎車過程中不相撞，甲、乙兩車剎車前的距離x0至少多大？解析(1)設在滿足條件的狀況下，甲車的最大行駛速度為v1，依據(jù)平均速度公式可得eq\f(v1,2)·t1＝18m，所以v1＝12m/s(2)對甲車：v0Δt1＋eq\f(v\o\al(2,0),2a1)＝L代入數(shù)據(jù)得Δt1＝0.5s(3)設乙車減速運動的時間為t，當甲、乙兩車速度相等時，即v0－a2t＝v0－a1(t＋Δt2)解得t＝2s則v＝v0－a2t＝3m/sx1＝eq\f(v\o\al(2,0)－v2,2a1)＝21.6mx2＝v0Δt2＋eq\f(v\o\al(2,0)－v2,2a2)＝24m故剎車前的距離至少為x0＝x2－x1＝2.4m答案(1)12m/s(2)0.5s(3)2.4m11．如圖1－2－23甲所示，傾角θ＝37°的斜面由粗糙的AB段和光滑的BC段組成，質(zhì)量m＝1kg的物體(可視為質(zhì)點)在平行斜面的恒定外力F作用下由A點加速下滑，運動到B點時，力F突然反向(大小不變)，其部分v－t圖如圖乙所示，物體滑到C點時速度恰好為零，取sin37°＝0.6，重力加速度g＝10m/s2，求：圖1－2－23(1)外力F的大小及物體在AB段與斜面間的動摩擦因數(shù)μ.(2)物體從A到C的平均速度大?。馕?1)由v－t圖可知物體在AB段的加速度為a1＝eq\f(Δv1,Δt1)＝10m/s2在BC段加速度為a2＝eq\f(Δv2,Δt2)＝－2m/s2由牛頓其次定律知物體在AB段有F＋mgsinθ－μmgcosθ＝ma1在BC段有mgsinθ－F＝ma2聯(lián)立并代入數(shù)值得F＝8N，μ＝0.5.(2)由運動學規(guī)律知物體從B到C經(jīng)受的時間為t2＝eq\f(Δv,a2)＝eq\f(10,2)s＝5s物體從A到B發(fā)生的位移為s1＝eq\f(v,2)t1＝5m物體從B到C發(fā)生的位移為s2＝eq\f(v,2)t2＝25m物體從A到C的平均速度大小eq\x\to(v)＝eq\f(s1＋s2,t1＋t2)＝5m/s.答案(1)8N0.5(2)5m/s12．(2022·山東卷，23)爭辯表明，一般人的剎車反應時間(即圖1－2－24甲中“反應過程”所用時間)t0＝0.4s，但飲酒會導致反應時間延長．在某次試驗中，志愿者少量飲酒后駕車以v0＝72km/h的速度在試驗場的水平路面上勻速行駛，從發(fā)覺狀況到汽車停止，行駛距離L＝39m．減速過程中汽車位移s與速度v的關系曲線如圖乙所示，此過程可視為勻變速直線運動．取重力加速度的大小g＝10m/s2.求：圖1－2－24(1)減速過程汽車加速度的大小及所用時間；(2)飲酒使志愿者的反應時間比一般人增加了多少；(3)減速過程汽車對志愿者作用力的大小與志愿者重力大小的比值．解析(1)設減速過程汽車加速度的大小為a，所用時間為t，由s－v圖象可得初速度v0＝20m/s，末速度v1＝0，位移s＝25m，由運動學公式得：veq\o\al(2,0)＝2as①t＝eq\f(v0,a)②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)得：a＝8