高考物理新素养大二轮专题复习讲义专题一2-第2讲　力与直线运动

第2讲力与直线运动一、单项选择题1.(2019山东菏泽一模)一辆汽车以20m/s的速度在平直的公路上行驶,当驾驶员发现前方有险情时,立即进行急刹车,刹车后的速度v随刹车位移x的变化关系如图所示,设汽车刹车后做匀减速直线运动,则当汽车刹车后的速度减小为12m/s时,刹车的距离x1为()A.12m B.12.8mC.14m D.14.8m答案B由题意可知,汽车做匀减速直线运动,设加速度大小为a,由公式0-v02=-2ax,解得a=10m/s2。当汽车刹车后的速度减小为12m/s时,由公式v2-v02=-2ax2.(2019山东泰安一模)如图,在光滑的斜面上,轻弹簧的下端固定在挡板上,上端放有物块Q,系统处于静止状态。现用一沿斜面向上的力F作用在Q上,使其沿斜面向上做匀加速直线运动,以x表示Q离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是()答案A设斜面倾角为θ,开始时:mgsinθ=kx0;当用一沿斜面向上的力F作用在Q上时,且Q的位移为x,根据牛顿第二定律可得:F+k(x0-x)-mgsinθ=ma,解得F=kx+ma,故选项A正确。3.(2019山东师大附中四模)如图所示,在水平光滑桌面上放有m1和m2两个小物块,它们中间有细线连接。已知m1=3kg,m2=2kg,连接它们的细线最大能承受6N的拉力。现用水平外力F向左拉m1,为保持细线不断,则F的最大值为()A.8N B.10N C.12N D.15N答案D设施加的水平向左的拉力为F1,以m2为研究对象,由牛顿第二定律得:Tm=m2am,以整体为研究对象,由牛顿第二定律得:F1=(m1+m2)am,联立解得:F1=15N,故选项D正确。4.(2019山东菏泽一模)一小物块从倾角为α=30°的足够长的斜面底端以初速度v0=10m/s沿斜面向上运动(如图所示),已知物块与斜面间的动摩擦因数μ=33,g取10m/s2A.3.75m B.5mC.6.25m D.15m答案B小物块沿斜面向上运动时加速度大小为a=gsinα+μgcosα=10m/s2,物块运动到最高点的时间t=v0a=1s<1.5s。由于mgsinα=μmgcosα,小物块运动到最高点速度为0时即停止,故此时小物块离斜面底端的距离为x=5.(2019山东师范大学附中五模)如图所示,一质量为M=2kg、倾角为θ=45°的斜面体放在光滑水平地面上,斜面上叠放一质量为m=1kg的光滑楔形物块,物块在水平恒力F的作用下与斜面体一起恰好保持相对静止地向右运动。重力加速度g取10m/s2。下列判断正确的是()A.物块对斜面的压力大小FN=52NB.斜面体的加速度大小为a=10m/s2C.水平恒力大小F=15ND.若水平作用力F作用到M上系统仍保持相对静止,则F将变小答案C对M、m整体分析,受重力、支持力和推力,根据牛顿第二定律可得,水平方向:F=(M+m)a;竖直方向:N=(M+m)g;再对M分析,受重力、压力FN、支持力,根据牛顿第二定律可得,水平方向:FNsinθ=Ma;竖直方向:FNcosθ+Mg=N;联立解得:a=mgtanθM=5m/s2;F=(M+m)6.(2018山东潍坊一模)如图所示,长木板静止于光滑水平地面,滑块叠放在木板右端,现对木板施加水平恒力,使它们向右运动,当滑块与木板分离时,滑块相对地面的位移为x,速度为v,若只减小滑块的质量,再次拉动木板,滑块与木板分离时()A.x变小,v变小B.xB.x变大,v变大C.x变小,v变大 D.x变大,v变小答案A对滑块,根据牛顿第二定律有μmg=ma1,则a1=μg;对长木板,根据牛顿第二定律有F-μmg=Ma2,则a2=F-μmgM。滑块与木板分离时,滑块相对地面的位移为x=12a1t2,滑块相对长木板的位移为L=12a2t2-12a1t2,滑块相对地面的速度为v=a1t。若只减小滑块的质量,再次拉动木板,滑块的加速度a1'=μg不变,长木板加速度a2'=F-μm'gM变大,由滑块相对长木板的位移为L=12a2't'2-12二、多项选择题7.(2019山东济南期末)物体甲做匀变速直线运动,物体乙做匀速直线运动,它们的位移-时间图像如图所示(t=2s时,曲线与横轴相切)。下列说法正确的是()A.t=0时,物体甲的速度大小为2m/sB.物体甲的加速度大小为2m/s2C.t=1s时,甲、乙两物体速度相等D.0到2s内,乙物体的平均速度大于甲物体的平均速度答案BCt=2s时,曲线与横轴相切,可知此时甲的速度为零,研究甲运动的逆过程,2s内的位移为4m,由x=12at2解得a=2m/s2,而v0=at=4m/s,即t=0时,物体甲的速度大小为4m/s,加速度大小为2m/s2,选项A错误,B正确;t=1s时,甲物体的速度大小v1=v0-at=2m/s;乙物体的速度大小:v乙=ΔxΔt=2m/s,即t=1s时,甲、乙两物体速度相等,选项C正确;0到2s内,甲做匀变速直线运动,其平均速度8.静止在水平面上的物体,受到水平拉力F的作用,在F从20N开始逐渐增大到40N的过程中,加速度a随拉力F变化的图像如图所示,由此可以计算出(g取10m/s2)()A.物体的质量B.物体与水平面间的动摩擦因数C.物体与水平面间的滑动摩擦力大小D.加速度为2m/s2时物体的速度答案ABC当F>20N时,根据牛顿第二定律:F-f=ma,得a=-fm+Fm,则由数学知识可知图线的斜率k=1m,由题图得k=15,可得物体的质量为5kg。将F=20N时a=1m/s2,代入F-f=ma解得:f=15N,由f=μF9.(2019山东滨州二模)如图所示,小车分别以加速度a1、a2、a3、a4向右做匀加速运动,bc是固定在小车上的水平横杆,物块M穿在杆上,M通过细线悬吊着小物体m,m在小车的水平底板上,加速度为a1、a2时,细线在竖直方向上,全过程中M始终未相对杆bc移动,M、m与小车保持相对静止,M受到的摩擦力大小分别为f1、f2、f3、f4,则以下结论正确的是()A.若a1a2=12,则f1f2=21C.若a3a4=12,则f3f4=12答案CD对第一、二幅图有:若a1a2=12,对M根据牛顿第二定律有:f=Ma,则f1f2=12,故选项A错误;对第二、三幅图有:f2=Ma2,设细线的拉力为F,则f3-Fsinθ=Ma3,若a2a3=12,则f2f3≠12,故选项B错误;对第三、四幅图有:对M和m整体分析:f=(M+m)a,若a3a4=12,则f3f4=12,故选项C正确;m水平方向有:F三、计算题10.2022年冬奥会将在北京举行,为训练运动员的判断力和身体应变力,在一直径为200m的圆形滑冰场上,教练和运动员分别站在直径AB的两端。教练从A端沿冰面击出冰球的同时,运动员开始从B点沿直线匀加速运动,在冰球离开圆形场地前拦住冰球。教练若沿AB方向以20m/s的速度击出冰球。运动员不拦截冰球,球恰好能沿冰面滑道B点,sin53°=0.8,g=10m/s2。求:(1)冰球与冰面间的动摩擦因数;(2)若教练沿与AB成53°角的方向以16m/s的速度将冰球击出,为保证拦截成功,运动员的加速度至少多大。答案(1)0.10(2)209m/s解析(1)由A至B冰球做匀减速运动有μmg=ma由运动学公式有0-v1解得μ=0.10(2)由题意可知,当冰球运动至圆形滑冰场边缘时,运动时间最长,运动员加速度最小,由几何关系可得x球=dcos53°x人=dsin53°冰球到达圆周的时间为t,则有x球=vt-12at解得t=12s或t=20s(舍去)运动员加速度至少为a',则有x人=12a't解得a'=209m/s命题拓展预测大型飞机落地时为了迅速减速可采取的措施中有三种最常用。第一种是打开减速板:打开减速板后,一方面增加空气阻力,起减速作用,同时也可减小机翼的升力,增加机轮对地面的压力,从而增加机轮对地面的摩擦力,缩短滑跑距离;第二种是开动涡轮风扇发动机推力反向器:作用在机翼上的力无法让飞机在很短的时间内停下来,这时候就需要一个更有效的减速装置——反推,反推在飞机着陆之后放出,将发动机产生的80%的向后推力转而向前,以达到快速减速的目的;第三种是机轮刹车:放出反推的同时,飞机还会利用机轮的刹车进行减速,也是我们通常意义的刹车。现在飞机以v0的初速度落地,同时以第一种打开减速板方式减速,此时飞机的平均加速度大小为a1,当飞机速度减小了15时,开始采用第二种措施,第一种措施仍然起作用,这时飞机平均加速度大小为53a1,当滑行距离与第一减速阶段位移大小相等时,三种措施同时发挥作用,此时飞机所受平均阻力为第一阶段阻力的答案77v02200解析当只以第一种方式即打开减速板方式减速时,飞机速度由v0减速至4v05,设第一阶段所用时间为t根据公式v2-v02=2ax得x1当第二种措施和第一种措施共同起作