2022届新高考物理二轮学案-专题一 第2讲 直线运动与牛顿运动定律.docx
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1、第2讲直线运动与牛顿运动定律核心考点1运动学基本规律的综合应用【高考真题引领】1(2020全国卷)我国自主研制了运20重型运输机。飞机获得的升力大小F可用Fkv2描写,k为系数;v是飞机在平直跑道上的滑行速度,F与飞机所受重力相等时的v称为飞机的起飞离地速度。已知飞机质量为1.21105 kg时,起飞离地速度为66 m/s;装载货物后质量为1.69105 kg,装载货物前后起飞离地时的k值可视为不变。(1)求飞机装载货物后的起飞离地速度;(2)若该飞机装载货物后,从静止开始匀加速滑行1 521 m起飞离地,求飞机在滑行过程中加速度的大小和所用的时间。思维分析考查角度匀变速直线运动的基本公式解题
2、关键根据飞机升力与速度的关系求出起飞速度,再根据飞机的滑行距离利用匀变速直线运动公式求加速度和滑行时间解析:(1)设飞机装载货物前质量为m1,起飞离地速度为v1;装载货物后质量为m2,起飞离地速度为v2,重力加速度大小为g。飞机起飞离地应满足条件m1gkv12m2gkv22由式及题给条件得v278 m/s(2)设飞机滑行距离为s,滑行过程中加速度大小为a,所用时间为t。由匀变速直线运动公式有v222asv2at联立式及题给条件得a2.0 m/s2t39 s答案:(1)78 m/s(2)2.0 m/s239 s【知识方法深化】1匀变速直线运动的规律及常用的六种解题方法2处理刹车类问题的思路先判断
3、刹车时间,再进行分析计算。3追及和相遇问题的解题技巧(1)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。(2)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,往往对应一个临界状态,满足相应的临界条件。(3)若被追赶的物体做匀减速运动,一定要注意追上前该物体是否已停止运动,另外最后还要注意对解的讨论分析。【精选典题练透】2(2021山东泰安二模)高铁目前是我国的一张名片,某高铁站,一维护员站在一中央站台上,两边分别有正在进站或开出的高铁列车,若两边高铁都是做匀变速直线运动(加速度不为零),如图所示,现观察其中一列高铁的运动,发现在
4、某连续相邻相等时间间隔内从维护员身边经过的车厢节数分别为n1和n2,则n1和n2之比不可能是()A12 B25 C32 D421解析:设匀变速直线运动相等时间间隔为t的任意连续两段位移为x1、x2,中间时刻速度为v,两端速度分别为v1、v2,则x1t,x2t,当v1、v2分别取0时,可得两段位移之比分别为、,因此可知取值范围为且1,因此D不可能。答案:D3.(多选)(2021山东济南三模)拥堵已成为现代都市一大通病,发展“空中轨道列车”(简称空轨,如图所示)是缓解交通压力的重要举措。假如某空轨从甲站沿直线运动到乙站,为了使旅客舒适,其加速度不能超过2.5 m/s2,行驶的速度不能超过50 m/
5、s。已知甲、乙两站之间的距离为2.5 km,下列说法正确的是()A空轨从静止开始加速到最大速度的最短时间为25 sB空轨从最大速度开始刹车到停下来运动的最小位移为500 mC从甲站运动到乙站的最短时间为70 sD从甲站运动到乙站的最大平均速度为25 m/s解析:空轨从静止开始以最大加速度加速到最大速度时所用时间最短,则最短时间为t120 s,选项A错误;以最大加速度刹车时,空轨从最大速度开始刹车到停下来运动的位移最小,由vmax22amaxx解得最小位移为x500 m,选项B正确;以最大加速度加速到最大速度,然后以最大速度匀速运动,再以最大加速度刹车时,空轨从甲站到乙站的运动时间最短,且刹车时
6、间与加速时间相等,等于t1,两段时间对应的位移相等,等于x,匀速运动时间为t230 s,所以最短时间为t2t1t270 s,选项C正确;从甲站运动到乙站的最大平均速度为 m/s35.7 m/s,选项D错误。答案:BC4(2021河北石家庄六校联考)有一部电梯,启动时匀加速上升的加速度大小为2 m/s2,制动时匀减速上升的加速度大小为1 m/s2,中间阶段电梯可匀速运行,电梯运动上升的高度为48 m。问:(1)若电梯运行时最大限速为9 m/s,电梯升到最高处的最短时间是多少;(2)如果电梯先加速上升,然后匀速上升,最后减速上升,全程共用时间为15 s,上升的最大速度是多少。解析:(1)要想所用时
7、间最短,则电梯只有加速和减速过程,而没有匀速过程,设最大速度为vm,由位移公式得h,代入数据解得vm8 m/s,因为vm8 m/s9 m/s,符合题意。加速的时间为t1 s4 s,减速的时间为t2 s8 s,运动的最短时间为tt1t212 s。(2)设加速的时间为t1,减速的时间为t2,匀速上升时的速度为v,且v8 m/s,则加速的时间为t1,减速的时间为t2,匀速运动的时间为t15 st1t2,上升的高度为h(t1t2)v(15 st1t2),联立解得v4 m/s,另一解不合理,舍去。答案:(1)12 s(2)4 m/s核心考点2运动图像问题【高考真题引领】1(多选)(2021广东卷)赛龙舟
8、是端午节的传统活动。下列vt和st图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程,其中能反映龙舟甲与其他龙舟在途中出现船头并齐的有()思维分析考查角度vt和st图像的理解、追及相遇问题解题关键明确图像中“交点”、“面积”、“拐点”的意义,画出运动示意图尝试解答_解析:选项A是速度图像,由图可知,甲的速度一直大于乙的速度,所以中途不可能出现甲乙船头并齐,故A错误;选项B是速度图像,由图可知,开始丙的速度大,后来甲的速度大,速度图像中图像与横轴围成的面积表示位移,由图可以判断在中途甲、丙位移会相同,所以在中途甲丙船头会并齐,故B正确;选项C是位移图像,由图可知,
9、丁一直运动在甲的前面,所以中途不可能出现甲丁船头并齐,故C错误;选项D是位移图像,交点表示相遇,所以甲戊在中途船头会并齐,故D正确。答案:BD【知识方法深化】图像问题要“四看一注意”(1)看坐标轴:看清坐标轴所表示的物理量,明确因变量(纵轴表示的量)与自变量(横轴表示的量)之间的制约关系。(2)看图像:识别两个相关量的变化趋势,从而分析具体的物理过程。(3)看纵坐标、“斜率”和“面积”:vt图像中根据坐标值、“斜率”和“面积”可分析速度、加速度和位移的大小、方向特点;xt图像中根据坐标值、“斜率”可分析位移、速度的大小、方向特点。(4)看交点:明确图线与图线的交点、图线与坐标轴的交点的物理意义
10、。在xt图像中,两图线的交点表示两物体相遇;在vt图像中,两图线的交点表示两物体速度相同,此时相对速度为零,相对位移出现极值,是相距最远、最近、是否碰撞的关键时刻。(5)一注意:利用vt图像分析两个物体的运动时,要注意两个物体的出发点,即注意它们是从同一位置出发,还是从不同位置出发。若从不同位置出发,要注意出发时两者的距离。【精选典题练透】2(2021湖北荆门模拟)A、B两小车在同一直线上运动,它们运动的位移s随时间t变化的关系如图所示,已知A车的st图像为抛物线的一部分,第7 s末图像处于最高点,B车的st图像为直线,则下列说法正确的是()AA车的初速度为7 m/sBA车的加速度大小为2 m
11、/s2CA车减速过程运动的位移大小为50 mD10 s末两车相遇时,B车的速度较大解析:A车的st图像为抛物线的一部分,则A车做匀变速直线运动,设A车的初速度为v0,加速度大小为a,由图可知t17 s时,A车速度为零,由运动学公式可得:0v0at1,t210 s时,A车位移为:x1040 m040 m,由运动学公式可得:x10v0t2at22,联立解得:a2 m/s2,v014 m/s,故A错误,B正确;A车减速过程运动的位移大小为:x7t17 m49 m,故C错误;st图像的斜率表示速度,10 s末两车相遇时B车的速度大小为:vB4 m/s,A车的速度为:vAv0at6 m/s,可知A车的速
12、度较大,故D错误。答案:B3(多选)入冬以来,全国多地多次发生雾霾天气,能见度不足20 m,在这样的恶劣天气中,甲、乙两汽车在一条平直的单行道上,乙在前、甲在后同向行驶。某时刻两车司机同时听到前方有事故发生的警笛提示,同时开始刹车。两辆车刹车时的vt图像如图,则()A若两车发生碰撞,开始刹车时两辆车的间距一定小于100 mB若两车发生碰撞,开始刹车时两辆车的间距一定小于200 mC若两车发生碰撞,则一定是在刹车后20 s以内的某时刻发生相撞D若两车发生碰撞,则一定是在刹车后20 s以后的某时刻发生相撞解析:由图可知,两车速度相等经历的时间为20 s,甲车的加速度a1 m/s21 m/s2,乙车
13、的加速度a2 m/s20.5 m/s2,两车速度相等时,甲车的位移x甲v甲ta1t22520 m1400 m300 m,乙车的位移x乙v乙ta2t21520 m0.5400 m200 m,可知要不相撞,则两车间的最小距离x300 m200 m100 m,因为两车发生碰撞,则两车的距离小于100 m,故A正确,B错误;因为速度相等后,若不相撞,两者的距离又逐渐增大,可知两辆车一定是在刹车后的20 s之内的某时刻发生相撞的,故C正确,D错误。答案:AC4. (2021湖南三湘名校教育联盟三模)甲、乙两辆汽车在平直公路上,从同一地点同时同向均做匀加速直线运动,甲、乙速度的平方随位移变化的图像如图所示
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