2023屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題一第2講力與直線運(yùn)動學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

第2講　力與直線運(yùn)動1. 理解勻變速直線運(yùn)動規(guī)律及圖像問題．2 .掌握動力學(xué)兩類基本問題．3. 會解答動力學(xué)與圖像綜合問題．4. 會分析動力學(xué)中的綜合問題．1. 勻變速直線運(yùn)動的條件：物體所受合力為恒力，且與速度方向共線．2. 勻變速直線運(yùn)動的三個基本公式：v＝v0＋at，x＝v0t＋at2，v2－v＝2ax；兩個中點(diǎn)速度：v＝v＝，v＝，且v<v.推論：任意兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移之差是一個恒量，即Δx＝xn＋1－xn＝a·(Δt)2．3. 牛頓運(yùn)動定律(1) 牛頓第一定律：慣性是維持物體運(yùn)動的原因；力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因．質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度．(2) 牛頓第二定律：a＝.具有獨(dú)立性、瞬時性和矢量性等．(3) 牛頓第三定律：F1＝－F2.注意區(qū)分作用力與反作用力和平衡力．4. 超重和失重(1) 物體發(fā)生超重或失重現(xiàn)象與物體的運(yùn)動方向無關(guān)，只決定于物體的加速度方向．(2) 超重條件：加速度方向向上．(3) 失重條件：加速度方向向下．完全失重：a＝g且豎直向下． 1. (2020·山東卷)一質(zhì)量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時間t的關(guān)系圖像如圖所示．乘客所受支持力的大小用 FN表示，速度大小用v表示．重力加速度大小為g.以下判斷正確的是(　　)　　　　　　　　　　　　 A. 0～t1時間內(nèi)，v增大，FN>mgB. t1～t2時間內(nèi)，v減小，FN<mgC. t2～t3時間內(nèi)，v增大，FN<mgD. t2～t3時間內(nèi)，v減小，FN>mg【解析】根據(jù)位移－時間圖像的斜率表示速度可知，0～t1時間內(nèi)，圖像斜率增大，速度v增大，加速度方向向下，由牛頓運(yùn)動定律可知乘客處于失重狀態(tài)，所受的支持力FN<mg，A錯誤；t1～t2時間內(nèi)，圖像斜率不變，速度v不變，加速度為零，乘客所受的支持力FN＝mg，B錯誤；t2～t3時間內(nèi)，圖像斜率減小，速度v減小，加速度方向向上，由牛頓運(yùn)動定律可知乘客處于超重狀態(tài)，所受的支持力FN>mg，C錯誤，D正確．【答案】 D 2. (2022·全國甲卷)長為l的高速列車在平直軌道上正常行駛，速率為v0，要通過前方一長為L的隧道，當(dāng)列車的任一部分處于隧道內(nèi)時，列車速率都不允許超過v(v<v0).已知列車加速和減速時加速度的大小分別為a和2a，則列車從減速開始至回到正常行駛速率v0所用時間至少為(　　)A. ＋B. ＋C. ＋D. ＋【解析】由題知當(dāng)列車的任一部分處于隧道內(nèi)時，列車速率都不允許超過v(v<v0)，則列車進(jìn)隧道前必須減速到v，則有v＝v0－2at1，解得t1＝，在隧道內(nèi)勻速有t2＝，列車尾部出隧道后立即加速到v0，有v0＝v＋at3，解得t3＝，則列車從減速開始至回到正常行駛速率v0所用時間至少為t＝＋，故C正確．【答案】 C 3. (2020·江蘇卷)中歐班列在歐亞大陸開辟了“生命之路”，為國際抗疫貢獻(xiàn)了中國力量．某運(yùn)送抗疫物資的班列由40節(jié)質(zhì)量相等的車廂組成，在車頭牽引下，列車沿平直軌道勻加速行駛時，第2節(jié)對第3節(jié)車廂的牽引力為F.若每節(jié)車廂所受摩擦力、空氣阻力均相等，則倒數(shù)第3節(jié)對倒數(shù)第2節(jié)車廂的牽引力為(　　)A. F B. C. D. 【解析】設(shè)列車做勻加速直線運(yùn)動的加速度為a，可將后面的38節(jié)車廂作為一個整體進(jìn)行分析，設(shè)每節(jié)車廂的質(zhì)量均為m，每節(jié)車廂所受的摩擦力和空氣阻力的合力大小均為f，則有F－38f＝38ma，再將最后面的2節(jié)車廂作為一個整體進(jìn)行分析，設(shè)倒數(shù)第3節(jié)車廂對倒數(shù)第2節(jié)車廂的牽引力為F′，則有F′－2f＝2ma，聯(lián)立解得F′＝F，C正確，A、B、D錯誤．【答案】 C 4. (2022·全國乙卷)如圖所示，一不可伸長輕繩兩端各連接一質(zhì)量為m的小球，初始時整個系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長L.一大小為F的水平恒力作用在輕繩的中點(diǎn)，方向與兩球連線垂直．當(dāng)兩球運(yùn)動至二者相距L 時，它們加速度的大小均為(　　)A. B. C. D. 【解析】當(dāng)兩球運(yùn)動至二者相距L 時，如圖所示，由幾何關(guān)系可知sin θ＝＝，設(shè)繩子拉力為T，水平方向有2T cos θ＝F，解得T＝F，對任意小球由牛頓第二定律可得T＝ma，解得a＝，故A正確，B、C、D錯誤．【答案】 A(2021·江蘇適應(yīng)性考試)高速公路上的隧道設(shè)置限速以保證行駛安全，某汽車以120 km/h的速度行駛，在離隧道200 m處開始減速，做勻變速直線運(yùn)動．若以不超過80 km/h的限速進(jìn)入隧道，其加速度的大小至少約為(　　)A. 1.0 m/s2B. 1.2 m/s2C. 1.6 m/s2D. 2.0 m/s2【解析】由題意可知汽車的初速度為v0＝120 km/h＝ m/s，限速為v1＝80 km/h＝ m/s，開始減速位置離隧道x＝200 m，由速度位移公式v－v＝2ax，可得a≈－1.54 m/s2，因此在不超過80 km/h的限速進(jìn)入隧道時，其加速度的大小至少約為1.6 m/s2，故C正確．【答案】 C(2022·無錫模擬)在同一條平直公路上，甲、乙兩車在同一停止線并排等待紅燈，綠燈亮起后同時啟動，其速度—時間圖像分別為圖中直線a和曲線b所示，由圖可知(　　)A. 在0～t0時間內(nèi)，兩車距離先增大后減小B. 在0～t0時間內(nèi)，兩車位移相同C. 在0～t0時間內(nèi)，兩車平均加速度相同D. 在0～t0時間內(nèi)，兩車的平均速度相同【解析】在0～t0時間內(nèi)，b車速度總是大于a車的速度，則兩車距離逐漸增大，所以A錯誤；根據(jù)速度與時間圖像的面積表示位移，則在0～t0時間內(nèi)，兩車位移不相同，b車的位移大于a車的位移，所以B錯誤；根據(jù)a＝，則0～t0時間內(nèi)，兩車平均加速度相同，所以C正確；在0～t0時間內(nèi)，兩車的平均速度不相同，b車的平均速度大于a車的平均速度，所以D錯誤．【答案】 C(2022·南通基地學(xué)校聯(lián)考)一輛肇事汽車在無監(jiān)控的道路上緊急剎車后停了下來，路面上留下了一條車輪滑動的磨痕．警察到現(xiàn)場后測出路面上車輪磨痕的長度，在不破壞現(xiàn)場的前提下，為了估測汽車剎車時速度的大小，還需(　　)A. 根據(jù)車胎與路面材料查找動摩擦因數(shù)數(shù)值B. 測量汽車的質(zhì)量C. 測量剎車過程的時間D. 測量剎車過程的平均速度【解析】汽車在緊急剎車后停下來，汽車做勻減速直線運(yùn)動，由v2＝2ax，又由牛頓第二定律得a＝＝μg，解得v＝，測出路面上車輪磨痕的長度x，再根據(jù)車胎與路面材料查找動摩擦因數(shù)數(shù)值μ，即可估測汽車剎車時速度的大小，與汽車的質(zhì)量無關(guān)，故A正確，B錯誤；由于無監(jiān)控，所以剎車時間無法測量，剎車過程的平均速度也無法計算，故C、D錯誤．【答案】 A (2021·揚(yáng)州考前調(diào)研)皮球從一定高度處由靜止下落，t1時刻與地面碰撞后反彈，t2時刻上升到最高點(diǎn)，皮球運(yùn)動時受到的空氣阻力大小恒定，取皮球落地點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，豎直向上為正方向，下列皮球位置x與時間t的關(guān)系圖像中，能描述該過程的是(　　)【解析】皮球從一定高度處由靜止下落，小球的加速度大小為a1＝＝g－，所以下落時速度越來越大，所以圖線斜率增大；反彈上升時，加速度大小為a2＝＝g＋，方向與運(yùn)動方向相反，所以上升時速度減小，圖線斜率越來越小；上升時加速度大于下降時加速度，所以上升時速度變化更快，用時更短，同時因?yàn)樽枇Φ拇嬖?，反彈后不能再上升到原高度?/span>故A正確，B、C、D錯誤．【答案】 A (2021·江蘇適應(yīng)性考試)如圖所示，兩相同物體A、B放在粗糙水平面上，通過一根傾斜的輕繩連接．若用恒力向左拉物體A，兩物體運(yùn)動的加速度為a1、繩中的張力為F1；若用大小相等的恒力向右拉物體B，兩物體運(yùn)動的加速度為a2、繩中的張力為F2，則(　　)A. a1＝a2，F1＞F2 　B. a1＝a2，F1＜F2C. a1＜a2，F1＜F2 　D. a1＞a2，F1＞F2【解析】以物體A和B為整體，用恒力向左拉物體A時，有F－2μmg＝2ma1，用大小相等的恒力向右拉物體B時，有F－2μmg＝2ma2；故a1＝a2，設(shè)繩子與水平方向夾角為θ，用恒力向左拉物體A時，以B為研究對象，有F1cos θ－μ(F1sin θ＋mg)＝ma1，用大小相等的恒力向右拉物體B時，以A為研究對象，有F2cos θ－μ(mg－F2sin θ)＝ma2，整理可得F1＝，F2＝，結(jié)合加速度關(guān)系可知F1＞F2.故A正確，B、C、D錯誤．【答案】 A(2022·南通如皋模擬)如圖甲所示，A、B兩物塊靜止疊放在水平地面上．水平拉力F作用在A上，且F從0開始逐漸增大，B的加速度aB與F的關(guān)系圖像如圖乙所示，則A的加速度aA與F的關(guān)系圖像可能正確的是(　　) 　　【解析】設(shè)A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為M，A、B間的動摩擦因數(shù)為μ，B與地面間的動摩擦因數(shù)為μ0，則當(dāng)0≤F≤μ0(M＋m)g，A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)，加速度都為0；當(dāng)F>μ0(M＋m)g，A、B開始一起加速運(yùn)動，設(shè)當(dāng)F＝F0，A、B剛好要發(fā)生相對運(yùn)動，以A、B為整體，由牛頓第二定律F0－μ0(M＋m)g＝(M＋m)a1，以B為對象，由牛頓第二定律μmg－μ0(M＋m)g＝Ma1，聯(lián)立解得F0＝，則當(dāng)μ0(M＋m)·g<F≤，A、B一起做勻加速直線運(yùn)動，加速度為a1＝·F－μ0g，當(dāng)F>，A、B發(fā)生相對滑動，對A由牛頓第二定律F－μmg＝ma2，解得a2＝＝·F－μg，aF的斜率變大．由以上分析可知A的加速度aA 與F 的關(guān)系圖像可能為C.【答案】 C滑塊—木板問題的分析方法 1. (2022·揚(yáng)州期中)身高1.75 m的小明在籃板正下方原地豎直向上跳起，手指恰好能摸到籃板下沿，已知籃板下沿距離地面高度2.90 m，小明雙腳離地時速度約為(　　)A. 3 m/s B. 4 m/sC. 5 m/s D. 6 m/s 【解析】小明做豎直上拋運(yùn)動，手指恰好能摸到籃板下沿，考慮手臂的長度，上升的高度為h＝(2.90－2.10)m≈0.8 m，由速度—位移關(guān)系有v＝2gh，解得v0＝＝4 m/s，故B正確．【答案】 B 2. (2022·揚(yáng)州期末)質(zhì)量為m的翼裝飛行者從高空跳下，通過調(diào)整身體實(shí)現(xiàn)飛行并控制方向，如圖所示，當(dāng)他斜向上以加速度g減速直線飛行時，所受空氣作用力(　　)A. 大小等于mgB. 大小等于 mgC. 方向豎直向上D. 方向垂直于AB向上【解析】翼裝飛行者斜向上以加速度g減速直線飛行時，由牛頓第二定律可知F＝ma＝mg，重力與空氣作用力的合力大小為mg，方向斜向左下方，如圖所示，由圖可得空氣作用力大小為F＝mg，方向與AB成60°角，斜向左上方．故A正確．【答案】 A 3. (2022·常州八校調(diào)研)應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入，例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運(yùn)動直至物體離開手掌時，在此過程中下列說法正確的是(　　)A. 物體始終處于超重狀態(tài)B. 物體始終處于失重狀態(tài)C. 手的加速度方向始終豎直向上D. 手對物體一直做正功【解析】當(dāng)物體由靜止開始豎直向上運(yùn)動直至物體離開手掌時，物體先向上加速后減速，即加速度先向上后向下，物體先超重后失重，A、B、C錯誤；手對物體的作用力一直向上，與位移方向相同，即手對物體一直做正功，D正確．【答案】 D 4. (2022·南京、鹽城模擬)廣場噴泉是城市一道亮麗的風(fēng)景．如圖所示，噴口豎直向上噴水，已知噴管的直徑為D，水在噴口處的速度為v0.重力加速度為g，不考慮空氣阻力的影響，則在離噴口高度為H時的水柱直徑為(　　)A. DB. C. D. 【解析】設(shè)Δt時間內(nèi)，從噴口噴出水的質(zhì)量為Δm，則Δm＝ρΔV，ΔV＝v0π()Δt，在離噴口高度為H時，速度v2－v＝－2gH，且v0Δtπ()2＝vΔtπ()2，解得D′＝，故C正確．【答案】 C

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