高考复习二轮专项练习物理专题分层突破练2力与直线运动

专题分层突破练2力与直线运动A组1.(2021福建福州协作校高三联考)2020年10月1日,我国首座跨海公铁两用桥、世界最长跨海峡公铁两用大桥平潭海峡公铁两用大桥公路面试通车。设在某一段笔直的大桥公路面上有一汽车遇紧急情况刹车,经1.5s停止,刹车距离为9m。若汽车刹车后做匀减速直线运动,则汽车停止前最后0.5s的位移是()A.1m B.1.5m C.2m D.2.5m2.(2021河北唐山一中高三期中)一物体从静止开始做直线运动,其加速度随时间变化如图所示,则1~2s的平均速度大小()A.等于3m/s B.大于3m/sC.小于3m/s D.无法确定3.(2021山东高三模拟)右图为一辆塞满足球、排球、篮球的手推车,车沿倾角为θ的粗糙路面向下加速运动。图中A是质量为m的一个篮球,关于它受到的周围其他球的作用力,下列判断正确的是()A.一定等于mgsinθ B.一定大于mgsinθC.一定等于mgcosθ D.一定大于mgcosθ4.(2021山东日照高三一模)甲、乙两个可以视为质点的物体,运动过程中的vt图像如图所示。若两个物体在3s末恰好相遇,下列说法正确的是()A.甲向正方向运动,乙向负方向运动B.甲的加速度小于乙的加速度C.t=0时,甲在乙前15m处D.3s后二者可能再次相遇5.(2021福建福州协作校高三联考)如图所示,小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成α角的细绳连接一小球。当小车和小球相对静止,一起在水平面上运动时,下列说法正确的是()A.若小车做匀速直线运动,轻弹簧对小球一定没有弹力B.当小车做匀变速直线运动时,小球一定向右加速C.当小车做匀变速直线运动时,小球加速度方向一定向左D.当小车加速度a=gtanα时,轻弹簧对小球一定没有弹力6.(2021湖南岳阳高三一模)如图所示,光滑水平面与倾角为θ的光滑斜面平滑连接,小滑块A从斜面上某位置由静止释放,同时位于平面上紧靠斜面的小滑块B在外力的作用下由静止开始向左匀加速运动,若要求A不能追上B,则B的加速度a的取值范围是()A.a>12gsinθ B.a>gsinC.a>g D.条件不足,无法确定7.(2021河南郑州高三高考模拟)大型商场的螺旋滑梯是小孩喜欢游玩的设施,该设施由三段轨道组成,小孩从第一段OA轨道进入后,从第二段轨道A处由静止开始加速下滑到B处,AB段总长为16m,小孩在该段通过的路程s随时间t变化规律为s=0.125t2(s单位为m,t单位为s),小孩在第三段BC看作匀减速直线运动,BC长度为x=2m,高度差h=0.4m,小孩最终刚好停在C点处。小孩可视为质点,求:(1)小孩在BC段的加速度大小;(2)小孩与BC轨道的动摩擦因数μ。8.(2021安徽阜阳高三第一次质检)如图甲所示,足够长的倾斜传送带以某一恒定的速率逆时针运行。现将一小滑块(视为质点)轻放在传送带的顶端,滑块在传送带上运动的速度的二次方随位移变化的关系如图乙所示。重力加速度g取10m/s2。求:甲乙(1)滑块在0~3.2m位移内的加速度大小a1及其在3.2~12.2m位移内的加速度大小a2;(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ。B组9.(多选)(2021山东泰安高三一模)两辆汽车在同一直道上以相同的速度v0做同向直线运动,某时刻前车突然熄火做加速度大小为a1的匀减速运动,后车司机经时间Δt后刹车,以大小为a2的加速度做匀减速运动,结果两车同时停下且没有发生碰撞,则在前车熄火前,两车正常行驶时之间距离至少是()A.v0Δt2 B.C.v02210.(多选)(2021山东滨州高三期末)质量为2kg的小物块静止在粗糙水平面上,用水平拉力F作用在物块上,力F随时间t的变化图像如图甲所示,物块的加速度a随时间变化的图像如图乙所示,重力加速度大小为10m/s2,最大静摩擦力大于滑动摩擦力,由图像可知()甲乙A.物块与水平面间的最大静摩擦力为4NB.物块与水平面间的动摩擦因数为0.2C.在0~5s时间内,拉力F的冲量为42N·sD.在0~5s时间内,合外力做的功为25J11.(2021山东枣庄高三二模)如图所示,质量相同,但表面粗糙程度不同的三个物块a、b、c放在三个完全相同的斜面体上,斜面体静置于同一粗糙水平面上。物块a、b、c以相同初速度下滑,其vt图像如图所示。物块下滑过程中斜面体始终保持静止,a、b、c与斜面之间的动摩擦因数分别为μa、μb、μc,斜面体对地面的压力分别为FNa、FNb、FNc,斜面体对地面的摩擦力分别为Ffa、Ffb、Ffc。下列判断错误的是()A.μa<μb<μcB.FNa<FNb<FNcC.Ffb=0,Ffa向右,Ffc向左D.Ffb=0,Ffa向左,Ffc向右12.(多选)如图所示,劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于水平面上质量为m的物体A连接(另有一个完全相同的物体B紧贴着A,不粘连),弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体B,在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0,此时物体A、B静止。撤去F后,物体A、B开始向左运动,已知重力加速度为g,物体A、B与水平面间的动摩擦因数为μ。则()A.撤去F瞬间,物体A、B的加速度大小为kx0B.撤去F后,物体A和B先做匀加速运动,再做匀减速运动C.物体A、B一起向左运动距离x02μmgD.若物体A、B向左运动要分离,则分离时向左运动距离为x0213.(2021陕西宝鸡高三一模)如图所示,一辆长l0=8m的载货卡车质量为m0=1500kg,车厢载有m=500kg的圆柱形钢锭,并用钢丝绳固定在车厢中,钢锭离车厢右端距离l=4m。卡车以v0=8m/s的速度匀速行驶,当卡车行驶到某一十字路口前,车头距人行横道s0=25m处时发现绿灯还有t0=4s转为黄灯,司机决定让车以a=1m/s2的加速度加速通过这个路口,重力加速度g取10m/s2。(1)请通过计算判断卡车能否在绿灯转黄灯前车尾通过x=5m宽的人行横道。(2)当卡车刚加速行驶t=2s时发现有行人要通过人行横道,司机立刻紧急刹车使车所受阻力恒为Ff=1.2×104N而做减速运动,刹车瞬间车厢固定钢锭的钢丝绳脱落,钢锭匀速撞向车头(不计钢锭与车厢间的摩擦),求从卡车开始刹车到钢锭撞上车头经历的时间。(3)在第(2)问情形中,若钢锭与车头碰撞时钢锭没有反弹,且相撞时间极短可忽略不计。请通过计算判断卡车停止运动时车头是否压上人行横道线。参考答案专题分层突破练2力与直线运动1.A解析汽车做匀减速直线运动到停止,采用逆向思维法可看成初速度为零的匀加速直线运动,由x=12at2可得,刹车的加速度大小为a=2xt2=2×91.52m/s2=8m/s2,则汽车在停止前最后0.5s内的位移为x'=12at'2=12×8×02.B解析at图像与坐标轴所围面积表示速度变化量,则1s末的速度为2m/s,2s末的速度为4m/s,1~2s时间内,若物体做匀加速运动,平均速度为v=2+42m/s=3m/s,由于物体做加速度减小的变加速运动,根据vt图像的面积表示位移可知,物体实际的位移大于匀加速运动的位移,所以1~2s时间内的平均速度大于3m/s3.D解析球与小车有共同的加速度,加速度方向沿斜面向下,则沿斜面方向合力向下,设篮球受到周围其他球的作用力为F,方向斜向左上与斜面夹角为α,α<90°,则沿斜面方向mgsinθ>Fcosα,垂直斜面方向mgcosθ=Fsinα,则F=mgcosθsinα>mgcosθ,F<mgsinθcosα,则F一定大于mgcosθ,但是不能确定与mg4.C解析由题图可知,甲、乙速度始终都为正值,即两质点都沿正方向运动,故A错误。vt图像斜率表示加速度,由图线可知,甲的加速度大于乙的加速度,故B错误。前3s内甲的位移为x1=62×3m=9m,乙的位移为x2=10+62×3m=24m,由于3s末两物体相遇,则t=0时,甲在乙前的距离为Δx=x2x1=15m,故C正确。3s末两物体相遇且3s后甲的速度大于乙的速度,则两物体以后不可能相遇,故5.D解析若小车做匀速直线运动,小球处于平衡状态,重力等于轻弹簧的弹力,故A错误。对小球进行受力分析,小球的合力水平向右,所以小球的加速度向右,小球可能向右加速运动,也可能向左减速运动,故B、C错误。当小车加速度a=gtanα时,通过受力分析,绳子在水平方向的分力等于mgtanα,绳子在竖直方向的分力等于mg,小球竖直方向处于平衡状态,轻弹簧对小球一定没有弹力,故D正确。6.A解析设A恰能追上B,A在斜面上运动时间t1,在平面上运动时间t2,则有位移关系gsinθ·t1t2=12a(t1+t2)2,速度关系gsinθ·t1=a(t1+t2),解得a=12gsinθ,要使得A追不上B,则应有a>12gsinθ,故A正确,B、C7.答案(1)2m/s2(2)6解析(1)AB段可看成斜面模型,位移随时间变化规律为s=0.125t2(m)对比x=12at2可知a=0.25m/s滑到B处的速度v=2asAB=2×0.25×16小孩在BC段的加速度大小a'=v22x=2(2)设第三段与水平面的夹角为θ,根据牛顿第二定律,有μmgcosθmgsinθ=ma'以及sinθ=h利用数学知识联立解得μ=668.答案(1)10m/s22m/s2(2)0.5解析(1)由匀变速直线运动的速度—位移关系式v2v02=可得a=v结合题图乙解得a1=10m/s2,a2=2m/s2。(2)设滑块的质量为m、传送带的倾角为θ,由牛顿第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma1mgsinθμmgcosθ=ma2解得μ=0.5。9.AD解析前车减速至速度为0的时间t1=v0a1,前进的位移为x1=v022a1,后车减速至速度为零的时间t2=v0a2,前进的位移为x2=v0Δt+v022a2,由于两车同时停下且没有相碰,故满足Δt=t1t2、10.AC解析由题图乙所示图像可知,t=1s时物块将开始运动,此时物块受到的静摩擦力为最大静摩擦力,由题图甲所示图像可知,t=1s时拉力F为4N,由平衡条件可知,物块与水平面间的最大静摩擦力Ffmax=4N,故A正确。由甲、乙所示图像可知,当F为12N时物块的加速度a=5m/s2,设物块与水平面间的动摩擦因数为μ,对物块,由牛顿第二定律得Fμmg=ma,解得μ=0.1,故B错误。Ft图像与坐标轴围成图形的面积等于力的冲量,由题图甲所示图像可知,在0~5s时间内,拉力F的冲量I=12×(2+5)×12N·s=42N·s,故C正确。at图像的面积等于物块的速度,由题图乙所示图像可知,5s末物块的速度v=12×(1+5)×2m/s+5×2m/s=16m/s,在0~5s时间内,设合外力的功为W,由动能定理得W=12mv20=12×2×162J=25611.D解析由vt图像可知,物块a匀加速下滑,物块b匀速下滑,物块c匀减速下滑。对物块a有mgsinθ>μamgcosθ,则有μa<tanθ;对物块b有mgsinθ=μbmgcosθ,则有μb=tanθ;对物块c有mgsinθ<μcmgcosθ,则有μc>tanθ,故μa<μb<μc,A正确。对物块和斜面体整体进行分析,物块a和斜面体有沿斜面向下的加速度,对加速度进行分解,竖直方向有向下的加速度,处于失重状态,则有FNa<G总,水平方向有向左的加速度,则地面对斜面体的摩擦力水平向左,根据牛顿第三定律可知,斜面体对地面的摩擦力Ffa水平向右;物块b和斜面体处于平衡状态,则有FNb=G总,斜面体与地面之间无摩擦力,即Ffb=0;物块c和斜面体有沿斜面向上的加速度,对加速度进行分解,竖直方向有向上的加速度,处于超重状态,则有FNc>G总,水平方向有向右的加速度,则地面对斜面体的摩擦力水平向右,根据牛顿第三定律可知,斜面体对地面的摩擦力Ffc水平向左。则可得FNa<FNb<FNc,故B、C正确,D错误。12.AC解析撤去F瞬间,对A、B系统,由牛顿第二定律得kx02μmg=2ma,解得a=kx02mμg,A正确。撤去F后,A、B系统在水平向左做加速运动,因为弹簧形变量减小,系统所受合外力变小,所以系统的加速度减小,物体A和B先向左做加速度减小的加速运动;弹簧弹力小于摩擦力时,物体A和B做加速度增大的减速运动;当物体B和A与弹簧分离后,在摩擦力的作用下,做匀减速运动,B错误。由于物体A、B先向左做加速度减小的加速运动,所以当加速度为零,即合力为零时,速度达到最大,设此时弹簧的形变量为x,则kx=2μmg,解得x=2μmgk,则物体A、B的运动距离s=x0x=x02μmgk,C正确。物体A、B向左运动要分离时,对B有μmg=ma,对A有μmgkx'=ma,解得x'=0,所以若物体A、B向左运动要分离,弹簧处于原长状态,物体13.答案见解析解析(1)设载货卡车在时间t0内做匀加速运动的位移为s,由运动学公式可得s=v0t0+1解得s=40m由于s>s0+l0+x,所以卡车能在绿灯转黄灯前车尾通过人行横道。(2)设当卡车加速行驶t=2s时速度为v1,位移为s1,由运动学公式可得v1=v0+ats1=v0t+12at设卡车从开始刹车到钢锭撞上车头运动的