2021高考物理二轮复习(江苏专用)-教师用书-第2讲-力与物体的直线运动.docx

第2讲力与物体的直线运动1(2022江苏单科，4)将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象，可能正确的是()解析对皮球应用牛顿其次定律有：mgkvma，agv.上抛过程中v减小，故a随时间减小且减小的快慢与v的变化快慢规律相同，即，而就是加速度a，故随时间减小，即at图线各点的切线的斜率是渐渐减小的；又由于上升过程中a不行能为零，所以只有C项正确答案C2. (2022江苏卷，5)如图121所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动，力F的最大值是()A.B.C.(mM)gD.(mM)g图121解析由题意知当M恰好不能脱离夹子时，M受到的摩擦力最大，F取最大值，设此时提升加速度为a，由牛顿其次定律得，对M有：2fMgMa对m有：F2fmgma联立两式解得F，选项A正确答案A3(2022江苏卷，5)一汽车从静止开头做匀加速直线运动，然后刹车做匀减速直线运动，直到停止下列速度v和位移x的关系图象中，能描述该过程的是()解析由匀加速运动速度与位移的关系：v22a1x，可知vx图象应为开口向x轴正方向的抛物线的一部分，故C、D错，当汽车做匀减速直线运动时，由v22a2x，则vx图象应为开口向x轴负方向的抛物线的一部分，故A对，B错答案A4(多选) (2022江苏卷，8)如图122所示，A、B两物块的质量分别为2m和m，静止叠放在水平地面上A、B 间的动摩擦因数为，B与地面间的动摩擦因数为.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F，则()A当F3mg 时，A相对B滑动D无论F为何值，B的加速度不会超过g图122解析A、B间的滑动摩擦力fA2mg，B与地面间的滑动摩擦力为fB(2mm)gmg，因此当mgF3mg时，A相对B滑动，C对；A、B间发生相对滑动后，B的加速度总为g不变，D对；当Fmg时，A、B一起运动，则对A、B整体有：Fmg3ma，解得ag，B对答案BCD5(2021江苏单科，14)如图123所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板快速抽出，砝码的移动很小，几乎观看不到，这就是大家生疏的惯性演示试验若砝码和纸板的质量分别为m1和m2，各接触面间的动摩擦因数均为.重力加速度为g.图123(1)当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；(2)要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；(3)本试验中，m10.5 kg，m20.1 kg，0.2，砝码与纸板左端的距离d0.1 m，取g10 m/s2.若砝码移动的距离超过l0.002 m，人眼就能感知为确保试验成功，纸板所需的拉力至少多大？解析(1)砝码对纸板的摩擦力f1m1g桌面对纸板的摩擦力f2(m1m2)gff1f2解得f(2m1m2)g(2)设砝码的加速度为a1，纸板的加速度为a2，则f1m1a1Ff1f2m2a2发生相对运动a2a1解得F2(m1m2)g(3)纸板抽出前，砝码运动的距离x1a1t纸板运动的距离dx1a2t纸板抽出后，砝码在桌面上运动的距离x2a3tlx1x2由题意知a1a3，a1t1a3t2解得F2m1(1)m2g代入数据得F22.4 N答案(1)(2m1m2)g(2)大于2(m1m2)g(3)22.4 N主要题型：选择题和计算题学问热点(1)单独命题匀变速直线运动的公式及应用的考查xt、vt、at、Ft、Fa等图象问题的考查牛顿运动定律的考查(2)交汇命题结合匀变速直线运动规律考查多过程问题和连接体问题匀变速直线运动规律和牛顿运动定律的综合考查物理方法(1)公式法(2)图象法(3)整体法和隔离法(4)逆向思维法命题趋势(1)单独考查匀变速直线运动的规律、运动图象在实际生活中的应用以及牛顿运动定律的应用，题型一般为选择题(2)力和运动的关系大多结合牛顿运动定律、受力分析、运动过程分析综合考查，题目一般为计算题(如2021年第14题) 热点一运动图象问题1对xt图象和vt图象的理解(1)无论是xt图象还是vt图象，都只能描述直线运动(2)xt图象和vt图象都不表示物体运动的轨迹(3)xt图象和vt图象的外形由x与t、v与t的函数关系打算2运动图象及其应用：斜率的意义纵截距的意义图象与t轴所围面积匀速直线运动匀变速直线运动xt图象速度初位置倾斜的直线抛物线vt图象加速度初速度位移与时间轴平行的直线倾斜的直线 1(2022福建卷，15)如图124所示，滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面，从顶端下滑，直至速度为零对于该运动过程，若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、 速度和加速度的大小，t表示时间，则下列图象最能正确描述这一运动规律的是()图124解析在下滑的过程中，依据牛顿其次定律可得：mgsin mgcos ma，故加速度保持不变，所以D错误；物块做匀减速直线运动，vt图象应为一条斜线，故C错误；依据匀变速直线运动的规律sv0tat2，st图象应为过原点的抛物线的一部分，可得B正确；下降的高度hssin ，与st图象相像，所以A错误答案B2(2022山东临沂3月质检)物体甲、乙原来静止于光滑水平面上从t0时刻开头，甲沿水平面做直线运动，位移x和时间平方t2的关系图象如图125甲所示；乙受到如图乙所示的水平拉力F的作用则在04 s的时间内()图125A甲物体所受合力不断变化B甲物体的速度不断减小C2 s末乙物体转变运动方向D2 s末乙物体速度达到最大解析由xt2图象可得函数关系xx0kt2，由匀变速直线运动的位移公式知，甲物体向负方向做匀加速直线运动，故A、B项错；乙物体先向正方向做加速度减小的加速运动，t2 s加速度减为零，速度达最大，24 s再向正方向做加速度增大的减速运动，4 s末速度减为零故C项错，D项正确答案D3(2022全国新课标，14)甲、乙两汽车在一平直大路上同向行驶在t0到tt1的时间内，它们的vt图象如图126所示在这段时间内()图126A汽车甲的平均速度比乙的大B汽车乙的平均速度等于C甲、乙两汽车的位移相同D汽车甲的加速度大小渐渐减小，汽车乙的加速度大小渐渐增大解析由于图线与坐标轴所夹的“面积”是物体的位移，故在0t1时间内，甲车的位移大于乙车，故依据可知，甲车的平均速度大于乙车，选项A正确，C错误；由于乙车做变减速运动，故平均速度小于，选项B错误；由于图线的切线的斜率等于物体的加速度，故甲、乙两车的加速度大小均渐渐减小，选项D错误答案A4(2022重庆卷，5)以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开头计时，一个物体所受空气阻力可忽视，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的vt图象可能正确的是()解析若空气阻力可忽视不计，则物体做竖直上抛运动，其vt图象应为一条不过原点的斜线斜率大小为g，如图中虚线所示；若物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，即F阻kv，由牛顿其次定律得：上升过程mgkvma上得a上，则随着v渐渐减小，加速度a上渐渐减小，对应vt图象斜率减小，A错；当v0时，a上g，对应vt图与t轴的交点，其斜率应等于g，即v0时，实线的斜率与虚线平行，故B、C错误，D项正确答案D1图象问题要三看(1)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)的制约关系(2)看图线本身识别两个相关量的变化趋势，从而分析具体的物理过程(3)看交点、斜率、面积明确图线与图线的交点，图线与坐标轴的交点、图线斜率、图线与坐标轴围成的面积的物理意义2从vt图象中可读取的四个运动量(1)运动速度：从速度轴上直接读出，正负表示运动方向(2)运动时间：从时间轴上直接读出时刻，取差得到运动时间(3)运动加速度：由图线的斜率得到加速度，斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正负反映了加速度的方向(4)运动的位移：由图线与时间轴围成的面积得到位移，图线与时间轴围成的面积表示位移的大小，时间轴以上的面积表示与规定的正方向相同，时间轴以下的面积表示与规定的正方向相反 热点二匀变速直线运动规律的应用5物体做自由落体运动，最终1 s内的平均速度是第3 s内平均速度的1.6倍，则物体下落时间为(g取10 m/s2)()A4.3 s B4.4 s C4.5 s D4.6 s解析物体在第3 s内的位移为25 m，第3 s内的平均速度为25 m/s，则最终1 s内的平均速度为40 m/s，即最终1 s中间时刻的速度为40 m/s，因此从下落到最终1 s中间时刻所用时间为t4 s，所以整个下落的时间为4.5 s.答案C62022沈阳高三质量监测(二)一辆公交车从甲站以a11 m/s2的加速度匀加速出站，当其速度达到v150 m/s时开头匀速行驶，接近乙站时司机又以a21 m/s2的加速度刹车，公交车恰好停靠在乙站某次发车时，公交车因故晚动身了t0180 s，公交车以相同的加速度出站，出站后当其速度达到v260 m/s时开头匀速行驶，接近乙站时仍以相同的加速度刹车，结果也恰好停在乙站，并且正点到达则甲、乙两站间的距离是多少？解析由于加速时加速度和减速时加速度大小相等，则加速时间和减速时间相等，加速位移和减速位移相等设准时出站时，匀速行驶时间为t1，加速运动时间为t1，由匀变速直线运动规律可得：t150 sx甲、乙2at12v1t1因故晚动身时，设匀速行驶时间为t2，加速运动时间为t2，由匀变速直线运动规律可得：t260 sx甲、乙2at22v2t2又两次均正点到达，则2t1t12t2t2t0联立解得甲、乙两站间的距离x甲、乙57 km.答案57 km7(2022全国卷新课标，24)2022年10月，奥地利极限运动员菲利克斯鲍姆加特纳乘气球升至约39 km的高空后跳下，经过4分20秒到达距地面约1.5 km高度处，打开降落伞并成功落地，打破了跳伞运动的多项世界纪录取重力加速度的大小g10 m/s2.(1) 若忽视空气阻力，求该运动员从静止开头下落至1.5 km高度处所需的时间及其在此处速度的大小(2) 实际上，物体在空气中运动时会受到空气的阻力，高速运动时所受阻力的大小可近似表示为fkv2 ，其中v为速率，k为阻力系数，其数值与物体的外形、横截面积及空气密度有关已知该运动员在某段时间内高速下落的vt图象如图127所示若该运动员和所带装备的总质量m100 kg，试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数(结果保留1位有效数字)图127解析(1)设运动员从开头自由下落至1.5 km高度处的时间为t，下落距离为s，在1.5 km高度处的速度大小为v，依据运动学公式有：vgtsgt2依题意有s(3.91041.5103) m联立式可得：t87 sv8.7102 m/s(2)该运动员达到最大速度vmax时，加速度为零，由牛顿其次定律有：mgkv由所给的vt图象可读出vmax360 m/s由式可得：k0.008 kg/m答案(1)87 s8.7102 m/s(2)0.008 kg/m1求解匀变速直线运动问题的一般思路2. 热点三动力学两类问题8(多选) (2022山东卷，15)一质点在外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图象如图128所示在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()At1 Bt2 Ct3 Dt4图128解析当物体做加速运动时，加速度的方向和速度方向相同，合外力的方向与加速度的方向相同，vt图中t1和t3时刻质点所受合外力的方向与速度方向相同，t2和t4时刻二者方向相反，故正确选项为A、C.答案AC9(多选) (2022广东江门一模)如图129，质量为m的木块在水平向右的力F作用下在质量为M的木板上滑行，木板长度为L，保持静止木块与木板、木板与地面间的动摩擦因数均为，下列说法正确的是()A木板受到地面的摩擦力大小是mgB木板受到地面的摩擦力大小是(mM)gC当F(mM)g时，木板便会开头运动D木块滑过木板过程中，产生的内能为mgL图129解析由于木板保持静止，木板在水平面上受到m施加的向右的滑动摩擦力和地面对左的静摩擦力而平衡，所以木板受到地面的摩擦力大小是mg，A正确，B错误；以M为争辩对象，由于mg(Mm)g，故无论F多大，木板都不会运动，C错误；木块滑过木板过程中，产生的内能Emgx相对mgL，D正确答案AD10. (多选)(2022四川卷，7)如图1210所示，水平传送带以速度v1匀速运动，小物体P、Q由通过定滑轮且不行伸长的轻绳相连，t0时刻P在传送带左端具有速度v2，P与定滑轮间的绳水平，tt0时刻P离开传送带不计定滑轮质量和摩擦，绳足够长正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能是()图1210解析设P与传送带之间的滑动摩擦力为Ff，绳子的拉力为FT，P物体的运动图象可能为(1)v1v2且FfFT时，P从右端离开；(2)v2v1若FTFf，先以a1减速运动，再以a2减速运动，减速到0，再反向加速，P从左端离开；若FTl2，小球的位置肯定上升，选项A正确法二(极限法)当向左的加速度很大时，橡皮筋趋于水平，所以小球的位置要上升答案A6.图1219(2022全国大纲卷，19)一物块沿倾角为的斜坡向上滑动当物块的初速度为v时，上升的最大高度为H，如图1219所示；当物块的初速度为时，上升的最大高度记为h.重力加速度大小为g.物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为()Atan 和 B(1)tan 和Ctan 和 D(1)tan 和解析设物块与斜坡间的动摩擦因数为，则物块沿斜坡上滑时的加速度大小agcos gsin 当物块的初速度为v时，由运动学公式知v22a当物块的初速度为时，由运动学公式知22a由两式得h由两式得tan .答案D二、多项选择题7.图1220某同学站在电梯地板上，利用速度传感器和计算机争辩一观光电梯升降过程中的状况，如图1220所示的vt图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化状况(向上为正方向)依据图象供应的信息，可以推断下列说法中正确的是()A05 s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态B510 s内，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力C1020 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态D2025 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态解析05 s内，观光电梯在加速上升，加速度方向向上，该同学处于超重状态，选项A错误；510 s内，观光电梯匀速上升，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力，选项B正确；1020 s内，观光电梯在减速上升，加速度方向向下，该同学处于失重状态，选项C错误；2025 s内，观光电梯在加速下降，加速度方向向下，该同学处于失重状态，选项D正确答案BD8.图1221(2022广东省试验中学质检)甲、乙两物体做直线运动的vt图象如图1221所示，由图可知()A乙物体的加速度为1 m/s2B4 s末两物体的速度相等C4 s末甲物体在乙物体前面D条件不足，无法推断两物体何时相遇解析对乙物体，a1.33 m/s2，4 s末两物体的速度相等，则选项A错误，选项B正确；由于不知道初始时刻甲、乙的位置关系，故无法推断4 s末甲、乙的相对位置及两物体何时相遇，选项C错误，选项D正确答案BD9(2022南京二模)如图1222甲所示，质量为M2 kg的木板静止在水平面上，可视为质点的物块(质量设为m)从木板的左侧沿木板表面水平冲上木板物块和木板的速度时间图象如图乙所示，g10 m/s2，结合图象，下列说法正确的是()图1222A可求解物块在t2 s时的位移B可求解物块与木板间的动摩擦因数C可求解物块的质量mD可求解木板的长度解析由题图乙可求02 s内物块的vt图象所包围的面积(即位移)，选项A正确；由题图乙可知：am2 m/s2g，则0.2，选项B正确；由vt图象知1 s后二者以共同速度匀速运动，故水平面应光滑，故mM，选项C正确；由题图乙可求解物块与木板间的相对位移，但无法求解木板的长度，选项D错误答案ABC三、非选择题102021年1月1日实施新的交通规定：黄灯亮时车头已经越过停车线的车辆可以连续前行，车头未越过停车线的若连续前行则视为闯黄灯，属于交通违章行为现有甲、乙两汽车正沿同一平直大路同向匀速行驶，甲车在前，乙车在后，当两车快要到十字路口时，甲车司机看到黄灯闪烁，3秒黄灯提示后将再转为红灯请问(1)若甲车在黄灯开头闪烁时刹车，要使车在黄灯闪烁的时间内停下来且刹车距离不得大于18 m，则甲车刹车前的行驶速度不能超过多少？(2)若甲、乙车均以v015 m/s的速度驶向路口，乙车司机看到甲车刹车后也紧急刹车(乙车司机的反应时间t20.4 s，反应时间内视为匀速运动)已知甲车、乙车紧急刹车时产生的加速度大小分别为a15 m/s2、a26 m/s2.若甲车司机看到黄灯闪烁时车头距警戒线L30 m，要避开闯红灯，他的反应时间t1不能超过多少？(3)满足第(2)问的条件下，为保证两车在紧急刹车过程中不相撞，甲、乙两车刹车前的距离x0至少多大？解析(1)设在满足条件的状况下，甲车的最大行驶速度为v1，依据平均速度公式可得t118 m，所以v112 m/s(2)对甲车：v0t1L代入数据得t10.5 s(3)设乙车减速运动的时间为t，当甲、乙两车速度相等时，即v0a2tv0a1(tt2)解得t2 s则vv0a2t3 m/sx121.6 mx2v0t224 m故刹车前的距离至少为x0x2x12.4 m答案(1)12 m/s(2)0.5 s(3)2.4 m11如图1223甲所示，倾角37的斜面由粗糙的AB段和光滑的BC段组成，质量m1 kg的物体(可视为质点)在平行斜面的恒定外力F作用下由A点加速下滑，运动到B点时，力F突然反向(大小不变)，其部分vt图如图乙所示，物体滑到C点时速度恰好为零，取sin 370.6，重力加速度g10 m/s2，求：图1223(1)外力F的大小及物体在AB段与斜面间的动摩擦因数.(2)物体从A到C的平均速度大小解析(1)由vt图可知物体在AB段的加速度为a110 m/s2在BC段加速度为a22 m/s2由牛顿其次定律知物体在AB段有Fmgsin mgcos ma1在BC段有mgsin Fma2联立并代入数值得F8 N，0.5.(2)由运动学规律知物体从B到C经受的时间为t2 s5 s物体从A到B发生的位移为s1t15 m物体从B到C发生的位移为s2t225 m物体从A到C的平均速度大小5 m/s.答案(1)8 N0.5(2)5 m/s12(2022山东卷，23)争辩表明，一般人的刹车反应时间(即图1224甲中“反应过程”所用时间)t00.4 s，但饮酒会导致反应时间延长在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v072 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发觉状况到汽车停止，行驶距离L39 m减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动取重力加速度的大小g10 m/s2.求：图1224(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间；(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值解析(1)设减速过程汽车加速度的大小为a，所用时间为t，由sv图象可得初速度v020 m/s，末速度v10，位移s25 m，由运动学公式得：v2ast联立式，代入数据得：a8 m/s2t2.5 s(2)设志愿者反应时间为t，反应时间的增加量为t，由运动学公式得Lv0tsttt0联立式，代入数据得t0.3 s(3)设志愿者所受合外力的大小为F，汽车对志愿者作用力的大小为F0，志愿者质量为m，由牛顿其次定律得Fma如图，由平行四边形定则得：FF2(mg)2联立式，代入数据得：答案(1)8 m/s22.5 s(2)0.3 s(3)