2025年高考二輪復習物理專題分層突破練2　力與直線運動

專題分層突破練2力與直線運動選擇題:每小題6分基礎鞏固1.(2024新課標卷)一質點做直線運動,下列描述其位移s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系,速度圖像代表速度隨時間的變化關系,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)(2024內蒙古赤峰一模)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量均為m,小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為μ。設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。當汽車速度為v0時開始剎車,先后經(jīng)過路面和冰面(結冰路面),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.13v0 C.18v0 D.答案B解析設汽車進入冰面瞬間的速度為v1,由牛頓第二定律有f=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=f1f2=71,由運動學公式可知,在路面上有v02-v12=2a1s1,在冰面上有v125.(2024九省聯(lián)考黑龍江卷)如圖所示,質量均為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N=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s隨時間t變化的關系如圖所示。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s0處答案AD解析由圖可知甲向正方向運動,乙向負方向運動,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s1=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=s2t2=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s0處時,用時t3=127.(6分)如圖所示,一輛貨車開上傾角為β的斜坡,車廂的頂部用細線懸掛一個小球,某時刻懸掛小球的細線與虛線的夾角為α(虛線垂直于車廂底面),重力加速度為g,若貨車在斜坡上做勻速運動,則α(選填“>”“=”或“<”)β;若貨車在斜坡上做勻加速運動,則貨車的加速度為。

答案=gcosβtanαgsinβ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線拉力的大小相等,細線在豎直方向上,根據(jù)幾何關系可知α=β;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,細線應該向左偏,則有α>β,設細線的拉力為F,小球的質量為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。綜合提升8.如圖所示,彈簧下端固定,上端自由伸長到O點,將質量為m的物塊從上方B處由靜止釋放,物塊壓縮彈簧至最低點A后恰能返回到O點,物塊與斜面間動摩擦因數(shù)處處相同,則()A.物塊從B到O加速,從O到A減速B.物塊從B到O加速度恒定,從O到A加速度減小C.物塊下滑過程中速度最大的位置和上滑過程中速度最大的位置相同D.物塊從B到A的過程中加速度方向會發(fā)生變化答案D解析物塊從上方B處由靜止釋放向下運動,說明mgsinθ>μmgcosθ,到達O點后,物塊繼續(xù)向下運動壓縮彈簧,當重力沿斜面向下的分力等于滑動摩擦力與彈簧彈力之和時,加速度為0,此位置并不在O點,應在O點與A點之間的某點,接著彈力繼續(xù)增大,物塊向下減速運動,則物塊從B到O加速度恒定,從O到A加速度先減小后反向增大,故A、B錯誤,D正確;物塊下滑過程中速度最大時,有kx1+μmgcosθ=mgsinθ,物塊上滑過程中速度最大時,有mgsinθ+μmgcosθ=kx2,由此可知,彈簧的壓縮量不同,即物塊下滑過程中速度最大的位置和上滑過程中速度最大的位置不相同,故C錯誤。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s1=12at12=設在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s=s1+v(t3t1)代入數(shù)據(jù)并聯(lián)立解得s=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設物品加速到與傳送帶共速時所用時間為t1,位移為s1,則t1=va1=0.2s1=12a1t12=0.1之后物品在傳送帶上勻速運動,時間為t2,則t2=lAB-s1v=物品在傳送帶上運動的時間為t=t1+t2=1.1s。(2)設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設物品滑到斜面底端D時的速度大小為v2,由運動學公式有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,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內小滑塊一直勻加速運動,位移大小為s2=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內位移大小為s1=12×3×12m+8+122×1m=28因此0~4s內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,木板的位移大小為s3=(6-4)×8小滑塊在t'=4s后減速直到停止過程的位移大小s4=v'22a因此4~6s內,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。圖乙為卡車的側視圖,車上的貨物可視為質點,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假設貨物沒掉下來,貨物加速的時間為t2=vm-貨物的位移為s2=v0+vm2t卡車的位移為s1=(D+L1+L2)+vm(t2t1)=5209所以貨物相對卡車向后運動的位移為s1s2=209m>1.5假設錯誤,貨物會