【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2021屆高考物理(江蘇專用)二輪專題專講訓(xùn)練：第2講-力與物體的直線運(yùn)動(dòng)(含解析)

第2講力與物體的直線運(yùn)動(dòng)一、單項(xiàng)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(shí)間(x－t)圖線．由圖可知 ()圖1－2－14A．在時(shí)刻t1，a、b兩車運(yùn)動(dòng)方向相同B．在時(shí)刻t2，a、b兩車運(yùn)動(dòng)方向相反C．在t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，b車的速領(lǐng)先減小后增大D．在t1到t2這段時(shí)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(xiàng)錯(cuò)誤，C正確．答案C2．(2022·高考沖刺卷四)中國首次太空授課活動(dòng)于2021年6月20日上午進(jìn)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(shí)，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?fàn)顟B(tài)，當(dāng)王亞平松手后，聶海勝與輕質(zhì)支架受到一個(gè)大小為100N的水平恒力作用而復(fù)位，用光柵測得復(fù)位時(shí)瞬間速度為1m/s，則復(fù)位的時(shí)間為 ()圖1－2－15A．0.74s B．0.37sC．0.26s D．1.35s解析宇航員復(fù)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(yùn)動(dòng)，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(fù)位的時(shí)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(diǎn)沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)，其v－t圖象如圖1－2－16所示．質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)位于x＝5m處，開頭沿x軸正向運(yùn)動(dòng)．當(dāng)t＝8s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的規(guī)律，結(jié)合v－t圖象求解．質(zhì)點(diǎn)前4s內(nèi)沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，其位移可由v－t圖象中的“面積”數(shù)值表示，則對應(yīng)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(fù)方向運(yùn)動(dòng))x2＝－eq\f(2＋4×1,2)m＝－3m．又知初位置x0＝5m．則當(dāng)在t＝8s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在x軸上的位置為x＝x0＋x1＋x2＝8m，選項(xiàng)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(shí)物塊下滑的時(shí)間為t1，傳送帶逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)物塊下滑的時(shí)間為t2，傳送帶逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)物塊下滑的時(shí)間為t3，傳送帶順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)物塊下滑的時(shí)間為t4，則關(guān)于這四個(gè)時(shí)間的大小關(guān)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊相對于地面對下做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度相同，因此t1＝t2＝t3.由于傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊開頭速度小于傳送帶速度時(shí)，加速度比逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的加速度大，因此下滑的時(shí)間最短，C項(xiàng)正確．答案C5．(2022·全國卷新課標(biāo)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(shí)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(dāng)橡皮筋豎直時(shí)，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(dāng)小球向左加速時(shí)，受力如圖所示．橡皮筋的拉力FT＝k·Δx2①FTcosθ＝mg②此時(shí)小球距懸點(diǎn)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(xiàng)A正確．法二(極限法)當(dāng)向左的加速度很大時(shí)，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(dòng)．當(dāng)物塊的初速度為v時(shí)，上升的最大高度為H，如圖1－2－19所示；當(dāng)物塊的初速度為eq\f(v,2)時(shí)，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(dòng)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(shè)物塊與斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則物塊沿斜坡上滑時(shí)的加速度大小a＝μgcosθ＋gsinθ①當(dāng)物塊的初速度為v時(shí)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知v2＝2aeq\f(H,sinθ)②當(dāng)物塊的初速度為eq\f(v,2)時(shí)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)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(xiàng)選擇題7.某同學(xué)站在電梯地板上，利用速度傳感器和計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)顯示的觀光電梯在某一段時(shí)間內(nèi)的速度變化狀況(向上為正方向)．依據(jù)圖象供應(yīng)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(xué)處于失重狀態(tài)B．5～10s內(nèi)，該同學(xué)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(xué)處于失重狀態(tài)D．20～25s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，該同學(xué)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(xué)處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；5～10s內(nèi)，觀光電梯勻速上升，該同學(xué)對電梯地板的壓力等于他所受的重力，選項(xiàng)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(xué)處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；20～25s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，加速度方向向下，該同學(xué)處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)D正確．答案BD8.(2022·廣東省試驗(yàn)中學(xué)質(zhì)檢)甲、乙兩物體做直線運(yùn)動(dòng)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(shí)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(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；由于不知道初始時(shí)刻甲、乙的位置關(guān)系，故無法推斷4s末甲、乙的相對位置及兩物體何時(shí)相遇，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)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(diǎn)的物塊(質(zhì)量設(shè)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(shí)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(shí)的位移B．可求解物塊與木板間的動(dòng)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(xiàng)A正確；由題圖乙可知：am＝2m/s2＝μg，則μ＝0.2，選項(xiàng)B正確；由v－t圖象知1s后二者以共同速度勻速運(yùn)動(dòng)，故水平面應(yīng)光滑，故m＝M，選項(xiàng)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(xiàng)D錯(cuò)誤．答案ABC三、非選擇題10．2021年1月1日實(shí)施新的交通規(guī)定：黃燈亮?xí)r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(dāng)兩車快要到十字路口時(shí)，甲車司機(jī)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(shí)剎車，要使車在黃燈閃爍的時(shí)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(jī)看到甲車剎車后也緊急剎車(乙車司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間Δt2＝0.4s，反應(yīng)時(shí)間內(nèi)視為勻速運(yùn)動(dòng))．已知甲車、乙車緊急剎車時(shí)產(chǎn)生的加速度大小分別為a1＝5m/s2、a2＝6m/s2.若甲車司機(jī)看到黃燈閃爍時(shí)車頭距警戒線L＝30m，要避開闖紅燈，他的反應(yīng)時(shí)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(shè)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(shè)乙車減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，當(dāng)甲、乙兩車速度相等時(shí)，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(diǎn))在平行斜面的恒定外力F作用下由A點(diǎn)加速下滑，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)時(shí)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(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知物體從B到C經(jīng)受的時(shí)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(yīng)時(shí)間(即圖1－2－24甲中“反應(yīng)過程”所用時(shí)間)t0＝0.4s，但飲酒會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間延長．在某次試驗(yàn)中，志愿者少量飲酒后駕車以v0＝72km/h的速度在試驗(yàn)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(guān)系曲線如圖乙所示，此過程可視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)．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(shí)間；(2)飲酒使志愿者的反應(yīng)時(shí)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(shè)減速過程汽車加速度的大小為a，所用時(shí)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(yùn)動(dòng)學(xué)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