力与直线运动—2021年高考物理（新高考版）（解析版）.pdf

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1、2021年高考物理【热点重点难点】专 练（新高考专用）重难点0 2 力与直线运动【知识梳理】考 点 一 追 及、相遇问题1.分析追及问题的方法技巧可概括为“一个临界条件 、两个等量关系”.（1）一个临界条件：速度相等.它往往是物体间能否追上或（两者）距离最大、最小的临界条件，也是分析判断问题的切入点；（2）两个等量关系：时间关系和位移关系，通过画草图找出两物体的时间关系和位移关系是解题的突破口.2.能否追上的判断方法物 体B追赶物体A：开始时，两个物体相距x o.若 卜=股 时，心+沏 山 则 能 追 上；若 卜=地 时，心+x0=xn，则恰好不相撞；若W=VB时，扁+的加，则不能追上.3.若

2、被追赶的物体做匀减速直线运动，一定要注意判断追上前该物体是否已经停止运动.4 .解题思路和方法及技巧（1）解题思路和方法（2）解题技巧紧抓 一图三式”，即：过程示意图，时间关系式、速度关系式和位移关系式.审题应抓住题目中的关键字眼，充分挖掘题目中的隐含条件，如“刚好”、“恰好”、最多”、至少”等，它们往往对应一个临界状态，满足相应的临界条件.特别提醒：（1）在分析追及与相遇问题时，可用以下方法：临界条件法：当二者速度相等时，二者相距最远（最近）.图象法：画出x-f图象或v-f图象，然后利用图象进行分析求解.数学判别式法：设相遇时间为f,根据条件列方程，得到关于，的一元二次方程，用判别式进行讨论

3、，若A 0,即有两个解，说明可以相遇两次；若A=0,说明刚好追上或相遇；若 （）,说明追不上或不能相遇.(2)在追及问题中，若后者能追上前者，则追上时，两者处于同一位置，后者的速度一定大于前者的速度；若后者追不上前者，则当后者的速度与前者相等时，两者相距最近.(3)在相遇问题中，同向运动的两物体追及即相遇；相向运动的物体，当各自发生的位移大小之和等于开始时两物体之间的距离时即相遇.考点二动力学两类基本问题1.求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：第一类 a 一第二类2.分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁加速度.3.解答动力学两类问题的基本程序(1)明确题目中给

4、出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程.(2)根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行分析，并画出示意图，图中应注明力、速度、加速度的符号和方向，对每一个力都明确其施力物体和受力物体，以免分析受力时有所遗漏或无中生有.(3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示相应物理量的符号进行运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果.【重点归纳】1.用整体法、隔离法巧解动力学问题(1)整体法、隔离法当问题涉及几个物体时，我们常常将这几个物体“隔离”开来

5、，对它们分别进行受力分析，根据其运动状态，应用牛顿第二定律或平衡条件列式求解.特别是问题涉及物体间的相互作用时，隔离法是一种有效的解题方法.而将相互作用的两个或两个以上的物体看成一个整体(系统)作为研究对象,去寻找未知量与已知量之间的关系的方法称为整体法.(2)选用整体法和隔离法的策略当各物体的运动状态相同时，宜选用整体法；当各物体的运动状态不同时，宜选用隔离法；对较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替应用整体法与隔离法才能求解.(3)整体法与隔离法常涉及的问题类型涉及滑轮的问题：若要求绳的拉力，一般都采用隔离法.水平面上的连接体问题：这类问题一般是连接体（系统）各物体保持相对静止，即具

6、有相同的加速度.解题时，一般采用先整体、后隔离的方法；建立直角坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度.斜面体与物体组成的连接体的问题：当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析.（4）解决这类问题的关键正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析,并分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解.2.用分解加速度法巧解动力学问题因牛顿第二定律中尸=皿指出力和加速度永远存在瞬间对应关系，所以在用牛顿第二定律求解动力学问题时，有时不去分解力，而是分解加速度，尤其是当存在斜

7、面体这一物理模型且斜面体又处于加速状态时，往往此方法能起到事半功倍的效果.【限时检测】（建议用时：30分钟）一、单项选择题：本题共4小题。1.如图所示，ad、bd、c”是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、”位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，bd为圆周的一条直径。每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出），三个滑环环分别从a、b、c处静止释放，用小 公 打 依次表示滑环到达d所用的时间，则（）A.ht2t2t3C.htt2 D.t=t2=t3【答案】A【详解】过d点做竖直线，过da、仍 和de分别作以竖直线为直径的圆，对小滑环，受重力和支持力，将重力沿杆的方向和垂直杆的方向正交分解，根据牛顿

8、第二定律得小滑环做初速为零的匀加速直线运动的加速度为a =g s i n d （。为杆与水平方向的夹角）由图中的直角三角形可知，小滑环的位移S=2 R s i n 6所以2S2 x 2 R s i n。g s i n。4 Rg可知所作圆直径越大，下落时间，越大;故选A o2.如图甲所示，在粗糙的水平面上，质量为1 k g的物块在水平向右的外力尸的作用下做直线运动,3 s后撤去外力，物块运动的速度一时间图像如图乙所示。下列判断正确的是（）甲A.5 s末物块返回出发点B.0 5 s内，物块经过的路程是1 6 mC.物块在0-1 S内和3 s 5 s内的平均速度大小相等D.物块与水平面之间的动摩擦因

9、数为0.5【答案】C【详解】A.0 5 s内，物块的速度始终是正方向，所以5 s末距离出发点最远，A错误;B.0 5 s内，物块经过的路程就是物块运动的速度-时间图像与时间轴所包围的面积4 x(5 +24 m2故B错误;4C.物块在0 7 s内和3 s 5 s内的平均速度大小相等，都是v =-=2 m/s ,故C正确;2D.物块在3 s后，合力等于摩擦力，有f =_Ring=maA v _ .2a=-2 m/st代入数据，得 =0.2故 D 错误。故选C。3.古希腊学者亚里士多德关于落体运动的观点是“体积相等的两个物体，较重的下落得较快”，他甚至说，物体下落的快慢与它们的重力成正比。直 到 1

10、6世纪末，伽利略才发现了这一理论在逻辑上的矛盾，并采用“冲淡”重力的方法研究了自由落体运动。图是他所做的铜球沿斜面运动实验的示意图。伽利略让铜球沿阻力很小的斜面从不同位置由静止滚下，他手稿中记录的一组实验数据如下表所示，伽利略对实验数据进行了分析得出了结论。伽利略得出的结论是（）时间t/s12345678距离s/mm32130298526824119216002104A.斜面上物体运动的速度大小与时间成正比，即丫=公仪恒定）B.斜面上物体在相邻相等时间内运动的位移差恒定，即恒定）C.斜面上物体运动的速度的平方与位移大小成正比，即 声=依（%恒定）D.斜面上物体运动的位移大小与时间的平方成正比，

11、即=标（&恒定）【答案】D【详解】伽利略最初猜想沿斜面向下运动的物体的运动的速度与时间成正比，即v=kft由此伽利略推论位移的位移与时间的平方成正比，则x=btL即X结合以上的分析，则比较M 即可，分析实验的数据可知五=%彳1%130 _ 32.5rg 32 1以后各组数据比值分别 为:一，,力 一，；由以上的数据比较可知，各X X组数据中产都约 等 于 3 2.5,考虑到测量的误差等原因，可以认为了是一个常数，即位移的位移与时间的平方成正比.所以四个选项中，ABC错误，D 正确。故选D。4.欧洲太空总署火星登陆器“斯基亚帕雷利”于 2016年 10月 19日坠毁在火星表面，最新分析认为是错误

12、的数据导致登陆器计算机提早释放了降落伞，而减速用的推进器只点火几秒钟就终止，当时登陆器位于火星表面上方3.7km处。错误虽只持续了 1 s,但足以破坏登陆器的导航系统。如图所示是火星登陆器离火星表面的高度随时间变化的图象，下列说法错误的是（）A.0 4 阶段的速度先增大后减小B.在打 打阶段处于超重状态C.在“f2阶段一定是静止的D.在 阶 段 做 加 速 运 动【答案】C【详解】A.通过题图可知，图象上各点的切线的斜率的绝对值代表速度的大小，故在0 八阶段，曲线上点的切线的斜率先增大后减小，故它的速度先增大后减小，A 正确；B.在阶段，曲线上各点的切线的斜率的绝对值由大到小，故其速度由大到小

13、，物体向下做减速运动，加速度方向向上，故物体处于超重状态，B 正确；C.在“/2阶段，”的高度不变，但物体也可能在同一高度平动，所以这一阶段不一定是静止的，c错误；D.在阶段，切线的斜率的绝对值逐渐增大，即物体的速度变大，所以物体做加速运动，D正确。故选C。二、多项选择题：本题共2小题。5.2017年4月23日，青岛快乐运动秀之遥控车漂移激情挑战，挑战赛中若“、人两个遥控车同时同地向同一方向做直线运动，它们的修图象如图所示，则下列说法正确的是()A.人车启动时，”车在其前方2m处B.运动过程中，6车落后a车的最大距离为4mC.车启动3s后正好追上a车D.车超过。车后，两车不会再相遇【答案】CD

14、【详解】A.根据速度图线与时间轴包围的面积表示位移，可知6在，=2 s时启动，此时。的位移为1 C ,x=-x2xlm =lm2即a车在6前方1m处，A错误：B.当两车的速度相等时相距最远，最大距离为Sm ax=1 x(l+3)x l-ix lx l=1.5mB错误：C.由于两车从同一地点沿同一方向沿直线运动，当位移相等时两车才相遇，由图可知，b车启动3s后位移1 +3-,xh=x 2m=4m的位移5+3,xa=、x Im=4mC正确；D.。车 超 过a车 后，由 于b的速度大，所以不可能再相遇，D正确。故 选CD。6.如图(a),物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台

15、上的力传感器相连，细绳水平。，=0时，木板开始受到水平外力下的作用，在/=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力/随 时 间 变化的关系如图(b)所 示，木 板 的 速 度v与 时 间f的关系如图(c)所 示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重 力 加 速 度 取g=10m/s2。由 题 给 数 据 可 以 得 出()ooO v/ms-1A.木 板 的 质 量 为1kgB.02 s内，细 绳 对 物 块 拉 力/的 冲 量 大 小 为0.25NSC.2s4s内,力F的 冲 量 大 小 为0.4N sD.4s末，木板的动量 大 小 为0.8kgm/s【答 案】AB【详 解】A.根据图象可知木块与木板之

16、间的滑动摩擦力为/=0.2 N,在4s后撤去外力，此时木板在水平方向上只受到滑动摩擦力的作用，此时木板的加速度大小为0.4-0.2 2a,=-=().2m/s5-4根据牛顿第二定律可得f=ma2解得木板的质量m=I kg故A正确;B.由图像可知，02 s内，细绳对物块拉力/的冲量大小为=-x2xO.25N-s=O.25N-sf 2选 项 B 正确；C.2s 4 s内，木板的加速度a.-m/s2=0.2m/s24-2根据牛顿第二定律可得F-f=ma解得F=0.4N力厂的冲量大小为/r=F/=0.4x2N-s=0.8N-s故 C 错误；D.4s末，木板的动量大小为/?=/nv=0.4kg-m/s故

17、 D 错误。故选ABo三、解答题：本题共2 小题。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。7.汽车的“百公里加速时间”指的是速度从。加速 到 100 km/h所用的时间，该指标是对汽车动力性能的最直观的体现，下图是利用超声波测速仪测量2.()T 某型号小汽车的百公里加速时间的示意图。A 为运动的小汽车，固定不动的超声波测速仪B向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到汽车就立即返回来，超声波测速仪收到反射波就立即停止计时。在一次测试中，小汽车A 与测速仪B相距4=672m,某时刻8

18、发出超声波，同时A 由静止开始做匀加速直线运动，当 B 接收到反射回来的超声波信号时，A、B 相 距 4=7 0 4 1 1 1,已知声速v0=340m/o 求:(1)小汽车A的加速度大小；(2)小汽车A的百公里加速时间(保留2 位有效数字)。第【答案】(1)a=4 m/s2；(2)t=6.9 s【详解】(1)设汽车的加速度为“，小汽车A运动的时间为r,超声波来回的时间为3则单程的时间为!，前!2 2汽车运动位移为 ,后；汽车运动位移为X,+x2=a(t)%1 +=4 (3)超声波追上汽乍时，超声波的位移为4+玉2(4+%)=%解得a =4 m/s2(2)根据速度公式得v at解得t=6.9

19、s 8.在抗击新冠疫情过程中，智能送餐机器人发挥了重要的作用。如图所示，某次送餐机器人给1 0 m远处的顾客上菜，要求全程餐盘保持水平，菜碗不能相对餐盘移动。已知，菜碗与餐盘之间的动摩擦因数为0.2 5,机器人上菜最大速度为2.5 m/s。机器人加速、减速运动过程中看成匀变速直线运动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g=1 0 m/s2。求：(1)机器人的最大加速度；(2)机器人上菜所用的最短时间。【答案】(l)n i=2.5 m/s2；(2)r=5 s【详解】(1)设菜碗(包括菜)的质量为?，以最大加速度运动时，菜碗和托盘保持相对静止，由牛顿第二定律得于=ma则f W .f,n=Nmg解得a/Jga 0.2 5 x 1 0 m /s2=2.5 m /s2即最大加速度am=2.5 m/s2(2)机器人以最大加速度达到最大速度，然后匀速运动，再以最大加速度减速运动，所需时间最短。加速达到最大速度所需时间位移1*5.=x2.5xlm =1.25m1 2同理，减速运动时间4=4=Is位移*=4=L25m匀速运动位移S2=J-5,-53s2=(10-1.25-1.25)m=7.5m匀速运动时间所以最短时间t=t1+t2+t3解得片5s