高考物理二轮复习专题一力与运动第力与直线运动提升训119.pdf

第 1 页 第 2 讲 力及直线运动 一、单项选择题 1(2021银川模拟)汽车以 20 m/s 的速度在平直公路上行驶，急刹车时的加速度大小为 5 m/s2，那么自驾驶员急刹车开场，2 s 及 5 s 时汽车的位移之比为()A54 B45 C34 D43 解析 汽车停下来所用的时间为tv0a4 s，故 2 s 时汽车的位移x1v0t112(a)t2130 m；5 s 时汽车的位移及 4 s 时汽车的位移相等，x2v0t212(a)t2240 m，解得x1x234，选项 C 正确。答案 C 2(2021扬州模拟)图 1 甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“表示人的重心。图乙是根据传感器采集到的数据画出的力时间图象。两图中ag各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。取重力加速度g10 m/s2。根据图象分析可知()图 1 A人的重力为 1 500 N Bc点位置人处于超重状态 Ce点位置人处于失重状态 第 2 页 Dd点的加速度小于f点的加速度 解析 由题图甲、乙可知，人的重力等于 500 N，质量m50 kg，b点位置人处于失重状态，c、d、e点位置人处于超重状态，选项 A、C 错误，B 正确；d点位置传感器对人的支持力F最大，为 1 500 N，由Fmgma可知，d点的加速度ad20 m/s2，f点位置传感器对人的支持力为 0 N，由Fmgma可知，f点的加速度af10 m/s2，故d点的加速度大于f点的加速度，选项 D 错误。答案 B 3(2021镇江模拟)质量为 0.5 kg 的物体在水平面上以一定的初速度运动，如图 2 所示，a、b分别表示物体不受拉力与受到水平拉力作用的vt图象，那么拉力及摩擦力大小之比为()图 2 A12 B21 C31 D32 解析 物体不受水平拉力时，加速度大小为a1v1t11.5 m/s2。物体受到水平拉力作用时加速度大小为a2v2t20.75 m/s2。根据牛顿第二定律得fma1，Ffma2，可得Ff32，应选 D。答案 D 4(2021河南模拟)汽车在平直公路上做刹车试验，假设从t0时起汽车在运动过程中的位移及速度的平方之间的关系如图 3 所示，以下说法正确的选项是()图 3 第 3 页 At0 时汽车的速度为 10 m/s B刹车过程持续的时间为 5 s C刹车过程经过 3 s 时汽车的位移为 7.5 m D刹车过程汽车的加速度大小为 10 m/s2 解析 由图象可得x110v210，根据v2v202ax可得x12av2v202a，解得a5 m/s2，v010 m/s，选项 A 正确，选项 D 错误；汽车刹车过程的时间为t0v0a2 s，选项 B 错误；汽车经过2 s 停顿，因而经过 3 s 时汽车的位移为x10 m(要先判断在所给时间内，汽车是否已停顿运动)，选项 C 错误。答案 A 5如图 4 所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根水平放置的平行粗糙金属导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN。现从t0 时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流I的大小及时间t成正比，即Ikt，其中k为常量，不考虑电流对匀强磁场的影响，金属棒及导轨始终垂直且接触良好。以下关于金属棒的加速度a、速度v随时间t变化的关系图象，可能正确的选项是()图 4 解析 当t s 时间，电流Ikt，安培力FBIL，设最大静摩擦力为fm，那么加速度aFfmmBLktfmmBLkmtfmm，所以at图第 4 页 象是一条倾斜的直线，且不过原点，及纵轴的交点为fmm，选项 A、B 错；导体棒速度vatBLkmt2fmmt是一条开口向上的曲线，选项 C 错，D 对。答案 D 二、多项选择题 6.(2021山东临沂市 5 月第二次模拟)如图 5 所示，一足够长的水平传送带以恒定的速度向右传动。将一物块轻轻放在皮带左端，以v、a、x、F表示物块速度大小、加速度大小、位移大小与所受摩擦力的大小。以下选项正确的选项是()图 5 解析 足够长的水平传送带，物块的运动分为两个过程，刚开场滑动摩擦力向右，物块匀加速运动，当物块的速度增加到等于皮带的传送速度后，物块与传送带一块匀速运动。物块及传送带相对静止，滑动摩擦力为零，加速度为零，因此 A、B 正确，C 错误；小物块的位移在加速阶段为x12at2，是抛物线不是直线，而匀速阶段xv0t用线应为直线而非曲线，故 D 错误。答案 AB 7如图 6 甲所示，质量为m1 kg、带电荷量为q2103 C 的小物块静置于绝缘水平面上，A点左侧上方存在方向水平向右的匀强电场，小物块运动的vt图象如图乙所示，取g10 m/s2，那么第 5 页 以下说法正确的选项是()图 6 A小物块在 03 s 内的平均速度为43 m/s C匀强电场的电场强度为 3 000 N/C D物块运动过程中电势能减少了 12 J 解析 由vt图象中图线及纵轴所围面积的意义知03 s内物块的位移为x6 m，所以在 03 s 内的平均速度为vxt2 m/s，A错；由vt图象中图线斜率的意义知加速阶段与减速阶段物块的加速度大小分别为a加4 m/s2与a减2 m/s2，由牛顿第二定律知qEmgma加，mgma减，联立并代入数值得0.2，E3 000 N/C，B 错，C 对；由图象知加速阶段的位移为x12 m，所以电场力做功WqEx112 J，即物块运动过程中电势能减少了12 J，D 对。答案 CD 8(2021全国卷，21)甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其vt图象如图 7 所示。两车在t3 s 时并排行驶，那么()图 7 A在t1 s 时，甲车在乙车后 B在t0 时，甲车在乙车前 7.5 m C两车另一次并排行驶的时刻是t2 s D甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为 40 m 第 6 页 解析 根据vt图，甲、乙都沿正方向运动。t3 s 时，甲、乙相遇，此时v甲30 m/s，v乙25 m/s，由vt图线所围面积对应位移关系知，03 s 内甲车位移x甲12330 m45 m，乙车位移x乙123(1025)m52.5 m。故t0 时，甲、乙相距 x1x乙x甲7.5 m，即甲在乙前方 7.5 m，B 选项正确；01 s 内，x甲12110 m5 m，x乙121(1015)m12.5 m，x2x乙x甲7.5 mx1，说明甲、乙第一次相遇，A、C错误；甲、乙两次相遇地点之间的距离为xx甲x甲45 m5 m40 m，所以 D 选项正确。答案 BD 9(2021天津理综，8)我国高铁技术处于世界领先水平，与谐号动车组是由动车与拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都一样，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力及车重成正比，某列动车组由 8 节车厢组成，其中第 1、5 节车厢为动车，其余为拖车，那么该动车组()图 8 A启动时乘客受到车厢作用力的方向及车运动的方向相反 B做匀加速运动时，第 5、6 节及第 6、7 节车厢间的作用力之比为 32 第 7 页 C进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离及关闭发动机时的速度成正比 D及改为 4 节动车带 4 节拖车的动车组最大速度之比为 12 解析 列车启动时，乘客随车厢加速运动，加速度方向及车的运动方向一样，故乘客受到车厢的作用力方向及车运动方向一样，选项 A错误；对 6、7、8 节车厢的整体有F563kmg3ma，对 7、8 节车厢的整体有F672kmg2ma，故 5、6 节车厢及 6、7 节车厢间的作用力之比为F56F6732，选项 B 正确；关闭发动机后，根据动能定理得128mv28kmgx，解得xv22kg，可见滑行的距离及关闭发动机时速度的平方成正比，选项 C 错误；8 节车厢有 2 节动车时的最大速度为vm12P8kmg；8 节车厢有 4 节动车时最大速度为vm24P8kmg，那么vm1vm212，选项 D 正确。答案 BD 三、计算题 10.如图 9 所示，质量均为m3 kg 的物块A、B紧挨着放置在粗糙的水平地面上，物块A的左侧连接一劲度系数为k100 N/m 的轻质弹簧，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。开场时两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态，现使物块B在水平外力F作用下向右做a2 m/s2的匀加速直线运动直至及A别离，两物块及地面间的动摩擦因数均为0.5，g10 m/s2。求：第 8 页 图 9(1)物块A、B别离时，所加外力F的大小；(2)物块A、B由静止开场运动到别离所用的时间。解析(1)物块A、B别离时，对B：Fmgma 解得：F21 N(2)A、B静止时，对A、B：kx12mg A、B别离时，对A：kx2mgma 此过程中：x1x212at2 解得：t0.3 s 答案(1)21 N(2)0.3 s 11如图 10 甲所示，一根直杆AB及水平面成某一角度固定，在杆上套一个小物块，杆底端B处有一弹性挡板，杆及板面垂直，现将物块拉到A点静止释放，物块下滑及挡板第一次碰撞前后的vt图象如图乙所示，物块最终停顿在B点。重力加速度g取 10 m/s2，求：图 10(1)物块及杆之间的动摩擦因数；(2)物块滑过的总路程s。解析(1)由图象可知，物块下滑的加速度a1v1t14 m/s2，上滑时的加速度大小a2v2t28 m/s2，杆AB长L2 m，设直杆的倾第 9 页 角为，物块的质量为m，由牛顿第二定律得：mgsin mgcos ma1 mgsin mgcos ma2 代入数据得：0.25，sin，cos 0.8。(2)对物块整个过程分析，由动能定理得：mgLsin mgscos 0，代入数据得：s6 m 答案(1)0.25(2)6 m 12(2021四川理综，10)避险车道是防止恶性交通事故的重要设施，由制动坡床与防撞设施等组成，如图 11 竖直平面内，制动坡床视为水平面夹角为的斜面。一辆长 12 m 的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为 23 m/s 时，车尾位于制动坡床的底端，货物开场在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了 4 m时，车头距制动坡床顶端 38 m，再过一段时间，货车停顿。货车质量是货物质量的 4 倍，货物及车厢间的动摩擦因数为 0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车与货物总重的 0.44 倍。货物及货车分别视为小滑块与平板，取 cos 1，sin 0.1，g10 m/s2。求：图 11(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小与方向；(2)制动坡床的长度。解析(1)设货物的质量为m，货物在车厢内滑动过程中，货物及车厢的动摩擦因数0.4，受摩擦力大小为f，加速度大小为a1，那么 第 10 页 fmgsin ma1 fmgcos 联立并代入数据得a15 m/s2 a1的方向沿制动坡床向下。(2)设货车的质量为M，车尾位于制动坡床底端时的车速为v23 m/s。货车在车厢内开场滑动到车头距制动坡床顶端s038 m 的过程中，用时为t，货物相对制动坡床的运动距离为s1，在车厢内滑动的距离s4 m，货车的加速度大小为a2，货车相对制动坡床的运动距离为s2。货车受到制动坡床的阻力大小为F，F是货车与货物总重的k倍，k0.44，货车长度l012 m，制动坡床的长度为l，那么 Mgsin FfMa2 Fk(mM)g s1vt12a1t2 s2vt12a2t2 ss1s2 ll0s0s2 联立并代入数据得 l98 m 答案(1)5 m/s2 方向沿制动坡床向下(2)98 m