2024年高考物理大一輪復(fù)習(xí)：第2課時(shí) 力和直線運(yùn)動(dòng)

第2課時(shí)力和直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用1.必須領(lǐng)會(huì)的兩種物理思想：逆向思維、極限思想。2.必須辨明的“兩個(gè)易錯(cuò)易混點(diǎn)” (1)物體做加速或減速運(yùn)動(dòng)取決于速度與加速度方向間的關(guān)系； (2)“剎車”問題要先判斷剎車時(shí)間，再分析計(jì)算。圖1勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用命題角度一答案C【例2】

現(xiàn)有甲、乙兩汽車正沿同一平直大街同向勻速行駛，甲車在前，乙車在后，它們行駛的速度均為10m/s。當(dāng)兩車快要到一十字路口時(shí)，甲車司機(jī)看到綠燈已轉(zhuǎn)換成了黃燈，于是緊急剎車(反應(yīng)時(shí)間忽略不計(jì))，乙車司機(jī)為了避免與甲車相撞也緊急剎車，但乙車司機(jī)反應(yīng)較慢(反應(yīng)時(shí)間為t0＝0.5s)。已知甲車緊急剎車時(shí)制動(dòng)力為車重的0.4倍，乙車緊急剎車時(shí)制動(dòng)力為車重的0.6倍，g＝10m/s2，假設(shè)汽車可看做質(zhì)點(diǎn)。 (1)若甲車司機(jī)看到黃燈時(shí)車頭距警戒線15m，他采取上述措施能否避免闖紅燈？ (2)為保證兩車在緊急剎車過程中不相撞，甲、乙兩車在正常行駛過程中應(yīng)至少保持多大距離？追及相遇問題命題角度二解析(1)根據(jù)牛頓第二定律，甲車緊急剎車的加速度大小為甲車停下來所需時(shí)間為由于x＝12.5m＜15m，可見甲車司機(jī)剎車后能避免闖紅燈。設(shè)甲、乙兩車行駛過程中至少應(yīng)保持距離x0，在乙車剎車t2時(shí)間后兩車的速度相等，其運(yùn)動(dòng)關(guān)系如圖所示，則有速度關(guān)系v0－a1(t2＋t0)＝v0－a2t2，v＝v0－a2t2解得t2＝1.0s，x0＝1.5m。答案(1)能(2)1.5m[典例拓展]

在【例2】中，如果兩車剎車時(shí)的加速度交換，為保證兩車在緊急剎車過程中不相撞，那么兩車在正常行駛過程中又應(yīng)至少保持多大距離？

解析

如果剎車時(shí)兩車的加速度交換，

這時(shí)由于甲車的加速度大小為a2＝6m/s2，

乙車的加速度大小為a1＝4m/s2，

說明運(yùn)動(dòng)過程中甲車要比乙車先停下來，

所以兩車的位移大小關(guān)系應(yīng)滿足答案9.17m(1)求解勻變速直線運(yùn)動(dòng)問題的思路(2)全程法：全過程中若加速度不變，雖然有往返運(yùn)動(dòng)，但可以全程列式，此時(shí)要注意各矢量的方向(即正負(fù)號(hào))。1.如圖2所示，物體自O(shè)點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，途經(jīng)A、B、C三點(diǎn)，其中A、B之間的距離l1＝2.5m，B、C之間的距離l2＝3.5m。若物體通過l1、l2這兩段位移的時(shí)間相等，則O、A之間的距離l等于(

)圖2A.0.5m B.1.0mC.1.5m D.2.0m答案D根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得Δl＝l2－l1＝aT2＝1m2.(多選)如圖3所示，在一個(gè)桌面上方有三個(gè)金屬小球a、b、c，離桌面高度之比為h1∶h2∶h3＝3∶2∶1。若先后順次釋放a、b、c，三球剛好同時(shí)落到桌面上，不計(jì)空氣阻力，則(

)圖3答案AC3.(2019·南京市鼓樓區(qū)模擬)如圖4所示，一輛轎車和一輛卡車在同一平直的公路上相向勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小均為30m/s。為了會(huì)車安全，兩車車頭距離為100m時(shí)，同時(shí)開始減速，轎車和卡車的加速度大小分別為5m/s2和10m/s2，兩車減到速度為20m/s時(shí)，又保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，轎車車身全長(zhǎng)5m，卡車車身全長(zhǎng)15m，則兩車的錯(cuò)車時(shí)間為(

)圖4A.0.3s

B.0.4s

C.0.5s

D.0.6s答案C1.必須掌握的兩個(gè)物理方法 (1)整體法和隔離法； (2)合成法和分解法。2.必須區(qū)分清楚的幾個(gè)易混易錯(cuò)問題 (1)力可以發(fā)生突變，但速度不能發(fā)生突變。 (2)輕繩、輕桿、輕彈簧兩端有重物或固定時(shí)，在外界條件變化時(shí)，輕繩、輕桿的彈力可能發(fā)生突變，但輕彈簧的彈力不突變。 (3)輕繩、輕桿、輕彈簧某端突然無重物連接或不固定，三者彈力均突變?yōu)榱?。牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用連接體問題命題角度一圖5答案D【例2】2018年6月22日，兩架國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919同時(shí)在上海和西安兩地開展試飛。若試飛中，某架C919在平直跑道上由靜止開始勻加速滑行，經(jīng)t1＝20s達(dá)到最大速度vm＝288km/h，之后勻速滑行一段時(shí)間，再勻減速滑行，最后停下來。若滑行總距離x＝3200m，且減速過程的加速度大小與加速過程的加速度大小相等，取g＝10m/s2。圖6動(dòng)力學(xué)中的兩類基本問題命題角度二(1)若C919的質(zhì)量m＝8×104kg，加速過程中飛機(jī)受到的阻力恒為自身重力的0.1倍，求飛機(jī)加速過程中發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力大小；(2)求C919在整個(gè)滑行過程中的平均速度大小。(結(jié)果保留1位小數(shù))解析(1)由題意可知在加速過程中vm＝80m/s，t1＝20s由vm＝at1得a＝4m/s2根據(jù)牛頓第二定律，有F－kmg＝ma解得F＝4×105N。答案(1)4×105N

(2)53.3m/s1.必須掌握的兩個(gè)模型：傳送帶、板塊模型。2.必須掌握的三個(gè)物理量 (1)傳送帶上物體的受力、加速度與位移； (2)板塊模型中的物塊和木板的受力、加速度與位移。傳送帶與板塊模型命題角度三3.必須弄清楚的四個(gè)易錯(cuò)易混的問題(1)傳送帶上物體的位移是以地面為參考系，與傳送帶是否轉(zhuǎn)動(dòng)無關(guān)；(2)注意區(qū)分傳送帶上物體的位移、相對(duì)路程和痕跡長(zhǎng)度三個(gè)物理量；(3)板塊模型中的長(zhǎng)木板下表面若受摩擦力，則摩擦力的計(jì)算易錯(cuò)；(4)傳送帶中物體與傳送帶共速、板塊模型中物塊與木板共速時(shí)是關(guān)鍵點(diǎn)，接下來能否繼續(xù)共速要從受力角度分析?！纠?】

(2019·江蘇卷，15)如圖7所示，質(zhì)量相等的物塊A和B疊放在水平地面上，左邊緣對(duì)齊。A與B、B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ。先敲擊A，A立即獲得水平向右的初速度，在B上滑動(dòng)距離L后停下。接著敲擊B，B立即獲得水平向右的初速度，A、B都向右運(yùn)動(dòng)，左邊緣再次對(duì)齊時(shí)恰好相對(duì)靜止，此后兩者一起運(yùn)動(dòng)至停下。最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。求：圖7(1)A被敲擊后獲得的初速度大小vA；(2)在左邊緣再次對(duì)齊的前、后，B運(yùn)動(dòng)加速度的大小aB、aB′；(3)B被敲擊后獲得的初速度大小vB。解析A、B的運(yùn)動(dòng)過程如圖所示(1)由牛頓運(yùn)動(dòng)定律知，A加速度的大小aA＝μg(2)設(shè)A、B的質(zhì)量均為m對(duì)齊前，B所受合外力大小F＝3μmg由牛頓運(yùn)動(dòng)定律F＝maB，得aB＝3μg對(duì)齊后，A、B整體所受合外力大小F′＝2μmg由牛頓運(yùn)動(dòng)定律F′＝2maB′，得aB′＝μg。(3)設(shè)經(jīng)過時(shí)間t，A、B達(dá)到共同速度v，位移分別為xA、xB，A加速度的大小等于aA則v＝aAt，v＝vB－aBt且xB－xA＝L1.(多選)如圖8所示，有四個(gè)完全相同的彈簧，彈簧的左右兩端連接由相同材料制成的物塊A、B，物塊A受到大小皆為F的拉力作用而沿力F方向加速運(yùn)動(dòng)，接觸面的情況各不相同：(1)光滑水平面；(2)粗糙水平面；(3)傾角為θ的光滑斜面；(4)傾角為θ的粗糙斜面。若認(rèn)為彈簧的質(zhì)量都為零，以l1、l2、l3、l4表示彈簧的伸長(zhǎng)量，則有(

)圖8A.l2＞l1 B.l4＞l3C.l1＝l3 D.l2＝l4答案CD2.根據(jù)磁場(chǎng)會(huì)對(duì)載流導(dǎo)體產(chǎn)生作用力的原理，人們研究出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置——電磁炮，其原理簡(jiǎn)化為：水平放置的兩個(gè)導(dǎo)軌相互平行，相距d＝1m，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一質(zhì)量為m＝2kg的金屬棒垂直放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，當(dāng)金屬棒中的電流為I1＝4A時(shí)，金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)，取g＝10m/s2。求：圖9(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?2)當(dāng)金屬棒的電流I2＝6A時(shí)，金屬棒的加速度大小；(3)保持金屬棒中的電流I2＝6A不變，若導(dǎo)軌的長(zhǎng)度L＝16m，金屬棒滑離導(dǎo)軌的速度大小。解析(1)金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的安培力和摩擦力平衡，有F安＝Ff，即BI1d＝μmg，代入數(shù)據(jù)解得B＝0.5T。(2)由牛頓第二定律有F安－Ff＝ma，即BI2d－μmg＝ma，代入數(shù)據(jù)解得a＝0.5m/s2。(3)設(shè)棒離開導(dǎo)軌時(shí)速度為v，有v2＝2aL代入數(shù)據(jù)解得v＝4m/s。答案(1)0.5T

(2)0.5m/s2

(3)4m/s3.如圖10所示為傳送帶傳輸裝置示意圖的一部分，傳送帶與水平地面的傾角θ＝37°，A、B兩端相距L＝5.0m，質(zhì)量M＝10kg的物體以v0＝6.0m/s的速度沿AB方向從A端滑上傳送帶，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同，均為0.5。傳送帶順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)的速度v＝4.0m/s。(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：圖10(1)物體從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)所需的時(shí)間；(2)若傳送帶順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)的速度可以調(diào)節(jié)，物體從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)的最短時(shí)間是多少？設(shè)物體速度小于傳送帶速度時(shí)物體的加速度大小為a2Mgsinθ－μMgcosθ＝Ma2④物體繼續(xù)減速，設(shè)經(jīng)時(shí)間t2物體到達(dá)傳送帶B點(diǎn)解析(1)設(shè)物體速度大于傳送帶速度時(shí)加速度大小為a1，由牛頓第二定律得Mgsinθ＋μMgcosθ＝Ma1①聯(lián)立①②③④⑤式可得t＝t1＋t2＝2.2s。(2)若傳送帶的速度較大，物體沿AB上滑時(shí)所受摩擦力一直沿傳送帶向上，則所用時(shí)間最短，此種情況物體一直為減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a3，則Mgsinθ－μMgcosθ＝Ma3⑥t′＝1s(t′＝5s舍去)。答案(1)2.2s

(2)1s【例1】

校車交通安全問題已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《校車安全管理?xiàng)l例》將校車安全問題納入法制軌道。若校車以v0＝72km/h的速度行駛，司機(jī)發(fā)現(xiàn)在x＝33m遠(yuǎn)處有人開始橫穿馬路，立即采取剎車措施。已知司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間t1＝0.75s，剎車的加速度大小為4m/s2。 (1)從司機(jī)發(fā)現(xiàn)情況至汽車走完33m距離，經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間？此時(shí)車速多大？ (2)如果行人橫穿20m寬的馬路，橫穿速度為5m/s，行人是否可能有危險(xiǎn)？動(dòng)力學(xué)中的STSE問題交通安全命題角度一(3)《校車安全管理?xiàng)l例》規(guī)定：校車運(yùn)行中，如遇到意外情況，駕駛員按下安全按鈕，校車車速會(huì)迅速降至v0′＝7.2km/h以下，如果按(2)中條件，此時(shí)行人橫穿馬路是否有危險(xiǎn)？解析(1)由題可知v0＝72km/h＝20m/s，在t1＝0.75s的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，校車行駛距離x1＝v0t1＝15m開始剎車后校車勻減速行駛，加速度大小a＝4m/s2設(shè)勻減速行駛的時(shí)間為t2，則有解得t2＝1s此時(shí)校車速度v2＝v0－at2＝16m/s校車走完33m距離，總共所用時(shí)間t＝t1＋t2＝1.75s。(2)校車行駛33m正好到達(dá)路口時(shí)，行人橫穿馬路走過的距離L＝v人t＝5×1.75m＝8.75m此時(shí)行人接近馬路中心，車以16m/s的速度行至路口，可能有危險(xiǎn)。(3)校車在0.75s的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離x1＝15m之后速度迅速降為v0′＝7.2km/h＝2m/s后做勻減速運(yùn)動(dòng)，直到速度減到零，該過程校車行駛的距離校車前進(jìn)的總位移x＝x1＋x3＝15.5m，由于校車前進(jìn)的總位移小于33m，故行人沒有危險(xiǎn)。答案(1)1.75s

16m/s

(2)可能有危險(xiǎn)(3)沒有危險(xiǎn)【例2】

一滑雪運(yùn)動(dòng)員以滑雪板和滑雪杖為工具在平直雪道上進(jìn)行滑雪訓(xùn)練。如圖11所示，某次訓(xùn)練中，他站在雪道上第一次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得水平推力F＝60N而向前滑行，其作用時(shí)間t1＝1s，撤除水平推力F后經(jīng)過t2＝2s，他第二次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得同樣的水平推力且其作用時(shí)間仍為1s。已知該運(yùn)動(dòng)員連同裝備的總質(zhì)量m＝50kg，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中受到的滑動(dòng)摩擦力大小恒為Ff＝10N，求該運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))第二次撤除水平推力后滑行的最大距離。圖11滑雪運(yùn)動(dòng)命題角度二撤除水平推力F后經(jīng)過t2＝2s，速度為v1′＝v1＋a2t2＝0.6m/s第二次剛撤除水平推力F時(shí)，速度為v2＝v1′＋a1t1＝1.6m/st1＝1s時(shí)的速度為v1＝a1t1＝1m/s第一次撤除水平推力F后，解得s＝6.4m。解法二

從第一次作用到第二次撤除水平推力時(shí)的運(yùn)動(dòng)過程，以向前運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量定理F·2t1－Ff(2t1＋t2)＝mv2設(shè)運(yùn)動(dòng)員第二次撤除水平推力后滑行的最大距離為s，聯(lián)立以上兩式解得s＝6.4m。答案6.4m【例3】

武廣高鐵的開通，給出行的人們帶來了全新的感受。高鐵每列車均由七節(jié)車廂組成，除第四節(jié)車廂為無動(dòng)力車廂外，其余六節(jié)車廂均具有動(dòng)力系統(tǒng)。設(shè)每節(jié)車廂的質(zhì)量均為m，各動(dòng)力車廂產(chǎn)生的動(dòng)力相同，經(jīng)測(cè)試，該列車啟動(dòng)時(shí)能在時(shí)間t內(nèi)將速度提升到v，已知運(yùn)動(dòng)阻力是車重的k倍。 (1)求列車在啟動(dòng)過程中，第五節(jié)車廂對(duì)第六節(jié)車廂的作用力； (2)列車在勻速行駛時(shí)，第六節(jié)車廂失去了動(dòng)力，若仍要保持列車的勻速行駛狀態(tài)，則第五節(jié)車廂對(duì)第六節(jié)車廂的作用力改變了多少？高速列車命題角度三對(duì)整個(gè)列車分析，設(shè)整個(gè)列車受到的牽引力為F，由牛頓第二定律有F－k·7mg＝7ma以第六、七節(jié)車廂作為一個(gè)整體，畫出第六、七兩節(jié)車廂水平方向受力圖，如圖所示。設(shè)第五節(jié)車廂對(duì)第六節(jié)車廂的作用力為T，兩節(jié)車廂所受阻力大小為F阻，由牛頓第二定律有(2)設(shè)列車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)列車受到的牽引力大小為F′。對(duì)列車整體分析，由平衡條件有F′－k·7mg＝0設(shè)六節(jié)車廂都有動(dòng)力時(shí)，第五、六兩節(jié)車廂間的作用力為T1，對(duì)第六、七兩節(jié)車廂分析，由平衡條件有第六節(jié)車廂失