高考物理必备专题18之01 直线运动中的新情景问题（解析版）

专题01直线运动从近年各地的高考试卷看，物理试题往往创设真实问题情境，设计与生产实践、体育运动、科技前沿等方面紧密联系的实际情境，考查学生灵活运用所学物理知识分析解决问题的能力，激发学生学习物理的兴趣，引导学生注重学以致用，在真实问题的解决中促进物理学科核心素养的达成。直线运动的知识多与体育运动、交通和生活实际相联系来考查学生对描述物运动概念的理解和规律的应用。1.（2022·浙江高考试题1月卷·T2）下列说法正确的是（）A.研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球可以看成质点B.研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时，乒乓球不能看成质点C.研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球大小可以忽略D.研究丁图中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分的速度可视为相同【答案】B【解析】研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球形状和大小不能忽略，故不可以看成质点，故A错误；研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时，要考虑乒乓球的大小和形状，则乒乓球不能看成质点，故B正确；研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球大小不可以忽略，故C错误；研究丁图中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分有转动和平动，各部分的速度不可以视为相同，故D错2.（2022·广东·华南师大附中三模）小李打算从华景里路口走路到华南师大正门，她通过高德地图导航得到如下图所示的信息。若她按照高德地图提供的方案出行，则（）A．“推荐方案”与“方案二”的平均速度相同B．推荐方案的位移较小C．“方案二”的平均速度约为4.29km/hD．小李运动过程中的加速度不可能一直为0【答案】D【解析】AB．因初末位置相同，则“推荐方案”与“方案二”的位移相同，但是时间不同，则平均速度不相同，选项AB错误；C．“方案二”的路程为2.5km，时间为35min，则平均速率约为不是平均速度，选项C错误；D．小李运动过程中不可能一直做匀速直线运动，即他的加速度不可能一直为0，选项D正确。故选D。3.（2022届云南省昆明市第一中学高三（下）第七次高考仿真模拟理科综合物理试题）冰壶（Curling）,又称冰上溜石、掷冰壶,是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，被大家喻为冰上的“国际象棋”，为冬奥会比赛项目,它考验参赛者的体能与脑力，展现动静之美、取舍之智慧。在某次比赛中,冰壶投出后做匀减速直线运动，经过20s停止，已知倒数第3s内的位移大小为1.0m，下列说法中正确的是（）A.冰壶的加速度大小为0.3m/s2 B.冰壶的加速度大小为0.4m/s2C.冰壶第1s末的速度大小为5.7m/s D.冰壶第1s内的位移大小为7.8m【答案】BD【解析】【详解】AB．整个过程的逆过程是初速度为0的匀加速直线运动，倒数第3s内的位移大小为1.0m，则代入数据得a=0.4m/s2故A错误，B正确；CD．由速度公式可知初速度为v0=at0=0.4×20m/s=8m/s所以在1s末的速度为v1=v0-at1=8m/s-0.4×1m/s=7.6m/s而第1s内的位移故C错误，D正确。故选BD。4.（2022·浙江省衢州市模拟）北京冬奥会速滑馆内装有历经5年发明的高科技“猎豹”高速摄像机，让犯规无处遁形。某次速度滑冰比赛中，摄像机和运动员的水平位移x随时间t变化的图像分别如图所示，下列说法中正确的是（）A．摄像机做直线运动，运动员做曲线运动B．时间内摄像机在前，时间内运动员在前C．时间内摄像机与运动员的平均速度相同D．时间内任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度【答案】C【解析】A．摄像机做直线运动，运动员也做直线运动。A错误；B．时间内摄像机在前，时间内摄像机也在前。B错误；C．时间内摄像机与运动员的位移相同，根据平均速度相同。C正确；D．x-t图像的斜率表示速度，时间内并不是任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度。D错误。5、（多选）（2022·广西·南宁二中模拟预测）“水火箭”是一项深受学生喜欢的科技活动，某学习小组利用饮料瓶制作的水火箭如图甲所示，其发射原理是通过打气使瓶内空气压力增大，当瓶口与橡皮塞脱离时，瓶内水向后喷出，水火箭获得推力向上射出。图乙是某次竖直发射时测绘的水火箭速度v与时间t的图像，其中时刻为“水火箭”起飞时刻，段是斜率绝对值为g的直线，忽略空气阻力。关于“水火箭”的运动，下列说法正确的是（）A．在时刻中，时刻加速度最大B．“水火箭”在时刻达到最高点C．在时刻失去推力D．时间内“水火箭”做自由落体运动【答案】AC【解析】A．v-t图像的斜率表示加速度，由图可知，在时刻斜率最大，则加速度最大，故A正确；B．“水火箭”运动过程速度一直是正的，运动方向始终没有改变，时刻后仍在上升，故B错误；C．DE段是斜率绝对值为g的直线，说明t3时刻以后“水火箭”的加速度大小为g，由牛顿第二定律可知，“水火箭”所受合力等于重力，“水火箭”在时刻失去推力，故C正确；D．时间内“水火箭”的速度方向是正的，加速度方向是负的，且加速度大小等于g，则“水火箭”做竖直上抛运动，故D错误。故选AC。6．（2022·海南海口·模拟预测）2021年7月28日，在东京奥运会男子双人跳板决赛中，中国选手谢思埸、王宗源获得冠军。如图1所示是他们踏板起跳的精彩瞬间，从离开跳板开始计时，跳水过程中运动员重心的v-t图像如图2所示，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是（）A．运动员在入水前做的是自由落体运动B．运动员在t=2s时已浮出水面C．运动员在水中的加速度逐渐增大D．运动员双脚离开跳板后重心上升的高度为m【答案】D【解析】A．运动员离开跳板时有向上的初速度，在入水前做的不是自由落体运动，故A错误；B．运动员在t=2s时速度减为零，此时人处于水下的最深处，没有浮出水面，故B错误；C．运动员向下减速，图线的斜率逐渐减小，运动员在水中的加速度逐渐减小，故C错误；D．在运动员向上运动，由可知运动员双脚离开跳板后上升的高度为m，故D正确。7．（2022·陕西·西乡县第一中学模拟预测）随着新能源轿车的普及，人们对车辆乘坐的舒适性要求越来越高。加速度对时间的变化率物理学中称之为“加加速度”，通常用符号“j”表示，如果j值过大，会形成冲击力，影响乘客乘坐的舒适性。对汽车来说，人体可以承受的j值通常在之间。如图为某国产新能源轿车，测得其启动后a与时间t的变化关系为，则（）A．国际单位制中“加加速度”的单位应是m/s-2B．j为0的运动一定是匀速直线运动C．该汽车启动后做匀变速直线运动D．该汽车启动后j的值大小为0.5【答案】D【解析】A．由题意，“加加速度”可表示为故国际单位制中“加加速度”的单位应是m/s3，A错误；B．j为0代表加速度保持不变，物体的运动可能为匀变速运动，也可能为匀速直线运动，B错误；C．由a与时间t的变化关系可知，该汽车加速度随时间均匀变化，故该汽车做的不是匀变速直线运动，C错误；D．由可知故该汽车启动后j的值大小为0.5，D正确。故选D。8.（2022·广东茂名·模拟预测）2021年7月31日，第二十届全国大学生机器人大赛ROBOCON圆满闭幕，本次大赛的主题项目为“投壶行觞”和“机器马术”。如图甲，在一次比赛中a、b两机器人从同一起跑线沿同一方向做直线运动，它们的速度—时间图像如图乙所示，则下列说法正确的是（）A．20s时，a、b两机器人在运动方向上相距约500mB．40s时，a、b两机器人速度相等，在运动方向上相距最远，为400mC．60s时，b机器人在a机器人的前方，在运动方向上相距400mD．a、b加速时，b机器人的加速度大于a机器人的加速度【答案】AD【解析】A．根据图像可知，t=20s时b车才出发，20s时两者间距即为a在0~20s内的位移；速度—时间图像与坐标轴围成的“面积”表示位移，则故A正确；B．由图像所围面积可知：0~40s内a比b多运动的位移为故B错误；C．a、b图像所围面积可知，60s时二者的位移之差等于20s时的位移差，由A选项分析可知，此时b机器人在a机器人的后方，在运动方向上相距500m，故C错误；D．速度—时间图像图线的斜率表示加速度，由图像可知：a、b加速时，a图线的斜率小于b图线的斜率，说明b机器人的加速度大于a机器人的加速度，故D正确。故选AD。9．（2022·浙江省衢州市质检）如图所示，音乐喷泉竖直向上喷出水流，喷出的水经3s到达最高点，把最大高度分成三等份，水通过起始的第一等份用时为，通过最后一等份用时为。空气阻力不计，则满足（）A． B． C． D．【答案】B【解析】根据初速度为零的匀变速直线运动规律，水通过连续相等位移所用时间之比将水的运动逆向看成自由落体运动，可知即故B正确，ACD错误。故选项B正确。10..(2022·重庆市秀山高级中学高三月考)观察水龙头，在水龙头出水口处水的流量(单位时间内通过任一横截面的水的体积)稳定时，发现水流不太大时，从水龙头中连续流出的水会形成一水柱，现测得高为H的水柱上端横截面积为S1，下端横截面积为S2，重力加速度为g，以下说法正确的是()A．水柱上细下粗B．水柱上下均匀C．该水龙头的流量是S1S2eq\r(\f(2gH,S\o\al(12)－S\o\al(22)))D．该水龙头的流量是eq\r(\f(2gH,S\o\al(22)＋S\o\al(12)))【答案】C【解析】设水流在水柱上端处速度大小为v1，水流到水柱下端处的速度为v2，则有v22－v12＝2gH设极短时间为Δt，在水柱上端处流出的水的体积∶V1＝v1Δt·S1，水流水柱下端处的体积∶V2＝v2Δt·S2由题意知V1＝V2，即v1Δt·S1＝v2Δt·S2解得v1S1＝v2S2因为v1<v2，所以S1>S2，水柱上粗下细，故A、B错误；将上面的式子联立可解得v1＝eq\r(\f(2gHS\o\al(22),S\o\al(12)－S\o\al(22)))，则该水龙头的流量Q＝v1S1＝eq\r(\f(2gHS\o\al(22),S\o\al(12)－S\o\al(22)))S1＝S1S2eq\r(\f(2gH,S\o\al(12)－S\o\al(22)))，故C正确，D错误、11.（2022·广东·中山市模拟）飞机若仅依靠自身喷气式发动机推力起飞需要较长的跑道，某同学设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离。如图所示，航空母舰的水平跑道总长为，其中电磁弹射区的长度为，若弹射装置可以辅助飞机在弹射区做加速度为的匀加速直线运动，飞机离开电磁弹射区后在喷气式发动机推力作用下做匀加速直线运动，飞机离舰起飞速度为。已知航空母舰始终处于静止状态，飞机可视为质点，下列说法正确的是（）A．飞机在电磁弹射区运动的时间为B．飞机离开电磁弹射区时的速度大小为C．飞机离开电磁弹射区后的加速度大小D．飞机从开始起飞到离开跑道的总时间为【答案】D【解析】根据解得故A错误；飞机离开电磁弹射区时的速度大小为故B错误；飞机离开电磁弹射区后，根据速度位移关系有代入数据解得故C错误；飞机离开电磁弹射区后，加速时间飞机从开始起飞到离开跑道的总时间，故D正确。12.（2022江苏南京二模）广场喷泉是城市一道亮丽的风景。如图，喷口竖直向上喷水，已知喷管的直径为D，水在喷口处的速度为v0.重力加速度为g，不考虑空气阻力的影响，则在离喷口高度为H时的水柱直径为（）A.D B. C. D.【答案】C【解析】设△t时间内，从喷口喷出水的质量为△m，则△m=ρ△V，在离喷口高度为H时，速度且解得故选项C正确。13.（2022·广东中山市一中模拟）港珠澳大桥它是目前世界上最长的跨海大桥，为香港、澳门、珠海三地提供了一条快捷通道。图a是港珠澳大桥中的一段，一辆小汽车在长度为L的平直桥面上提速，图b是该车车速的平方v2与位移x的关系，已知小汽车（含司乘人员）总质量为m以及图中数据b1、b2、L，则（）A．小汽车的加速度为B．小汽车合外力为C．小汽车通过该平直桥面的时间为D．小汽车通过该平直桥面的动能增量为【答案】ACD【解析】由图可知，小汽车的初速度为，末速度为，运动的位移为根据速度与位移的关系式解得，小汽车的加速度为故A正确；根据牛顿第二定律可得，小汽车合外力为故B错误；根据可得，小汽车通过该平直桥面的时间为故C正确；根据动能公式可知，小汽车通过该平直桥面的动能增量为故D正确。14．(2022·河北石家庄高三(下)一模)(多选)哈尔滨工业大学计算学部设计了一款能够与人协作、共同完成冰壶比赛的机器人。当机器人与冰壶之间的距离保持在8m之内时，机器人可以实时追踪冰壶的运动信息。如图甲所示，在某次投掷练习中机器人夹取冰壶，由静止开始做匀加速运动，之后释放冰壶，二者均作匀减速直线运动，冰壶准确命中目标，二者在整个运动过程中的图像如图乙所示。此次投掷中，下列说法中正确的是()A．冰壶减速运动的加速度大小为B．9s末，冰壶的速度大小为5.75m/sC．7s末，冰壶、机器人二者间距为7mD．机器人能够一直准确获取冰壶的运动信息【答案】AC【解析】A．根据加速度的定义可知，冰壶减速运动的加速度大小为，故加速度大小为，A正确；B．由速度时间公式可得，9s末，冰壶的速度大小为，B错误；C．由图线可知，机器人的加速度为，故可得，7s末，冰壶的位移为，7s末，机器人的位移为，则7s末，冰壶、机器人二者间距为7m，C正确；D．由于机器人停止运动时，其位移为18m，而此时冰壶的位移为，可知，机器人不能一直准确获取冰壶的运动信息，D错误。故选AC。15．（2022·广东·普宁市普师高级中学模拟预测）2021年4月13日的苏州奥体中心，在近万名现场球迷的加油声中，中国女足战胜韩国女足，拿到了东京奥运会的入场券。如图所示，若运动员将足球以12m/s的速度踢出，足球沿草地做加速度大小为2m/s2的匀减速直线运动，踢出的同时运动员以恒定速度8m/s去追足球，则运动员追上足球所需时间为（）A．2s B．4s C．6s D．8s【答案】B【解析】设足球的初速度为v0，运动运的速度为v，经时间t追上，满足代入数据解得t=4s，此时足球的速度为还未停止运动，符合匀减速运动规律，故运动员追上足球所需时间为4s，故选项B正确。16.（2022·广东深圳市第一次调研考试)挥杆套马是我国蒙古族传统体育项目，烈马从骑手身边奔驰而过时，骑手持6m长的套马杆，由静止开始催马追赶，二者的v-t图像如图所示，则（）A.0~4s内骑手靠近烈马 B.6s时刻骑手刚好追上烈马C.骑手在9s时刻挥杆，能套到烈马 D.8~9s内烈马加速度大于0~6s内骑手的加速度【答案】CD【解析】v-t图像图线与坐标轴所围的面积表示位移，骑手与烈马在t=0时并排运动，通过图线在0~4s内所围的面积可以看出4s内烈马位移大于骑手位移，所以4s末烈马与骑手间距离在增大，0~6s内烈马位移还是大于骑手的位移，说明6s末烈马仍在前方，故AB错误；由图形所围的面积可以算出0~9s内，烈马的位移为骑手的位移为套马杆长l=6m，x2+l>x1,所以骑手在9s时刻挥杆，能套到烈马，故C正确；由加速度定义式知8~9s内烈马加速度0~6s内骑手的加速度，故D正确。17.如图所示，甲、乙两辆汽车并排沿平直路面向前行驶，两车车顶两位置都装有蓝牙设备，这两个蓝牙设备在以内时能够实现通信。时刻，甲、乙两车刚好位于图示位置，此时甲车的速度为，乙车的速度为的距离为。从该时刻起甲车以的加速度做匀减速运动直至停下，乙车保持原有速度做匀速直线运动。忽略信号传递时间，从时刻起，甲、乙两车能利用蓝牙通信的时间为（）A． B． C． D．【答案】D【解析】根据几何知识可知，当甲车在乙车前方且时，有

根据运动学公式有

解得，因为甲车做匀减速运动而乙车做匀速运动，所以两车之间的距离先增大后减小，当时，；时，。t=t2=4s时，甲车的速度为t=4s之后，甲、乙两车的距离不断减小，且甲车能够继续行驶的距离为根据几何关系可知，从t=4s开始到乙车行驶至甲车前方4m的过程中，，这段过程经历的时间为所以甲、乙两车能利用蓝牙通信的时间为故选项D正确。18.（多选）（2021·黑龙江·齐齐哈尔中学高三期中）ETC是高速公路上不停车电子收费系统的简称。如图所示，汽车以16m/s的速度行驶，如果过人工收费通道，需要在收费站中心线处减速至0，经过20s缴费后，再加速至16m/s行驶；如果经过ETC通道，需要在中心线前方12m处减速至6m/s，匀速到达中心线后，再加速至16m/s行驶。设汽车加速和减速的加速度大小均为2m/s2。下列说法正确的是（）A．若汽车过人工收费通道，需要在距离中心线64m处开始减速，这段过程经过8sB．若汽车过人工收费通道，从收费前减速开始，到收费后加速到16m/s结束，总共经过的位移是128m，需要36sC．若汽车过ETC通道，需要距离中心线67m处开始减速，这段过程经过5sD．汽车过ETC通道与走人工通道相比，经过B选项中同样的128m能够节约23s【答案】ABC【解析】A．在人工通道减速过程所以距离中心线64m时开始减速，又因为所以减速过程用时8s，故A正确；B．汽车过人工收费通道，加速过程所以所以加速过程所以所以故B正确；C．在ETC通道匀速行驶区前所以距离中心线55+12=67m距离中心线67m时开始减速。又因为所以减速过程用时5s，故C正确；D．匀速过程加速过程全程位移与B中128m位移差6m，以16m/s行驶用时所以走ETC同一段位移总用时节约故D错误。故选ABC。故选C。19．（2022·吉林·吉化第一高级中学模拟）如图所示为无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器。在一次训练使用中，t=0时无人机在地面上从静止开始匀加速竖直向上起飞，t=4s时无人机出现故障突然失去升力，此时离地面高度为h=40m。无人机运动过程中所受空气阻力不计，g取。求：（1）无人机匀加速竖直向上起飞的加速度大小；（2）无人机从出现故障到刚坠落地面的时间。（结果可用根式表示）【答案】（1）；（2）【解析】（1）无人机匀加速上升阶段解得匀加速竖直向上起飞的加速度大小（2）无人机刚失去升力时规定竖直向下为正方向，则解得20.（2022届四川省成都市新都区模拟）如图所示，在某市区内，一辆小汽车在平直公路上以速度vA沿AB直线行驶，汽车司机发现一位观光