2020-2022近三年高考物理真题汇编（山东专用）专题01 直线运动+答案解析

2020-2022年三年山东卷高考汇编

专题01直线运动

【考纲定位】

【知识重现】

一、基本概念与核心物理量的理解与辨析

1．物体可以看成质点的条件

当物体的大小和形状对所研究问题没有影响时，才能看成质点．物体能否看成质点是由问题的性质决定的，物体的大小不能作为物体能否看成质点的依据．

2．位移与路程

很多物理规律一定要区分位移和路程．比如，重力、弹力、摩擦力(统称保守力)做功只与初末位置或位移有关，而与过程或路程无关；而摩擦力或空气阻力做功产生热量与过程或路程有关．

3．速度、速率、平均速度和瞬时速度

(1)速度是矢量，不仅有大小还有方向．速度的大小叫速率．

(2)平均速度

物体所通过的位移跟通过这段位移所用时间之比叫平均速度，＝.对平均速度的理解如下：

①平均速度与所选取的过程有关，在求平均速度时要明确是哪段时间内或哪段位移内的平均速度．

②平均速度的大小与平均速率是完全不相同的两个概念，只有在单方向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率．

③平均速度的方向与这段时间内物体发生的位移的方向相同，与瞬时速度的方向无必然联系．

(3)瞬时速度：运动物体在某一时刻或在某一位置时的速度叫瞬时速度．瞬时速度能够准确地描述物体在各个时刻的运动情况．

4．加速度

(1)速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值，叫加速度．加速度是用比值定义法定义的物理量，数量关系a＝.

(2)速度、速度变化量和加速度的区别

(3)判断直线运动中的“加速”或“减速”

物体做加速运动还是减速运动，关键是看物体的加速度与速度的方向关系，而不是看加速度的变化情况．加速度的大小只反映速度变化(增加或减小)的快慢．

⇒

⇒

二、匀变速直线运动的一般运算规律

1．基本公式

设物体的初速度为v0，t秒末的速度为v，经过的位移为x，加速度为a，则：

注意：若以初速度方向为正方向，匀加速直线运动中a取正值，匀减速直线运动中a取负值．

2．常用推论

(1)物体在任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差是一个常量，即Δx＝xn＋1－xn＝aT2.

(2)物体在某段时间内的平均速度，等于该时间段内中间时刻的瞬时速度，即＝v＝.

(3)物体在某段位移中点的瞬时速度v＝.

注意：无论物体做匀加速直线运动还是做匀减速直线运动，对于同一时间段内的运动来说总有v>v.

三、特殊直线运动的计算方法

1．初速度为零的匀变速直线运动的规律

(1)从静止开始，在时间t内，2t内，3t内，……nt内通过的位移之比xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xn＝12∶22∶32∶…∶n2

(2)从静止开始，在连续相等的时间t内通过的位移之比

x1∶x2∶x3∶…∶xn＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)

(3)从静止开始，通过连续相等的位移所用的时间之比

t1∶t2∶…∶tn＝1∶(－1)∶…∶(－)

2．自由落体运动

(1)自由落体运动：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动．自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动．

(2)自由落体运动的规律：v＝gt，h＝gt2，v2＝2gh.

3．竖直上抛运动

(1)竖直上抛运动：物体以初速度v0竖直向上抛出后，只在重力作用下的运动叫竖直上抛运动．取初速度v0方向为正方向，则竖直上抛运动是加速度a＝－g的匀减速直线运动．

(2)竖直上抛运动的规律：v＝v0－gt，h＝v0t－gt2，v2－v＝－2gh.物体上升到最高点的时间t＝，上升的最大高度h＝.

注意：①h为正表示质点在抛出点上方，h为负表示在抛出点的下方．

②v为正表示质点向上运动，v为负表示质点向下运动．

③由同一h求出的v、t可能有两个解，分别对应上升和下降过程中的某个位置，要注意分清其意义．

四、几种典型的x—t图象和v—t图象

形状相同的图线，在不同的坐标系中所表示的物理规律不同，以下列两幅图为例比较x—t图象和v—t图象表示的物理规律．

【真题汇编】

1．（2021·山东·高考真题）如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出，落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力，以下判断正确的是（　　）

A．投出物资后热气球做匀加速直线运动

B．投出物资后热气球所受合力大小为

C．

D．

【答案】BC

【解析】

AB．热气球开始携带物资时处于静止状态，所受合外力为0，初动量为0，水平投出重力为的物资瞬间，满足动量守恒定律

则热气球和物资的动量等大反向，热气球获得水平向左的速度，热气球所受合外力恒为，竖直向上，所以热气球做匀加速曲线运动，故A错误，B正确；

CD．热气球和物资的运动示意图如图所示

热气球和物资所受合力大小均为，所以热气球在竖直方向上加速度大小为

物资落地过程所用的时间内，根据解得落地时间为

热气球在竖直方向上运动的位移为

热气球和物资在水平方向均做匀速直线运动，水平位移为

根据勾股定理可知热气球和物资的实际位移为

故C正确，D错误。

故选BC。

【突破练习】

1．（2022·山东德州·二模）2022年2月2日，在率先开赛的北京冬奥会冰壶混合团体比赛中，中国队以7：6击败瑞士队取得开门红。在某次冰壶比赛中，时间t=0时，球员跪式推动冰壶自本垒圆心由静止向前滑行，t=t0推至前卫线时，放开冰壶使其自行滑行，t=5t0冰壶恰好到达营垒中心并停止运动，整个过程冰壶一直沿直线运动，其位移x随时间t变化的图像如图所示，图像中的0—t0、t0—5t0两段曲线均为抛物线。已知冰壶的质量为m，对冰壶的整个运动过程，以下说法正确的是（　　）

A．时间0—t0的加速度大小等于t0—5t0的加速度大小

B．x-t图像中的两段曲线在t=t0时刻相切

C．冰壶的最大速度为

D．运动员对冰壶推力的冲量大小等于摩擦力冲量大小的5倍

【答案】BC

【解析】

A．0-t0，由静止开始，曲线为抛物线，设此时加速度为a1，则有

t0-5t0，末速度为零，逆向看作是初速为零的匀加速直线运动，设这段时间内的加速度a2，则有

解得

，

故A错误；

B．x-t图像中曲线的割线的斜率表示瞬时速度，瞬时速度同一时刻相同，所以两段曲线在t=t0时刻相切，B正确；

C．冰壶在t0时刻速度达到最大，速度

C正确；

D．始末速度都为零，根据动量定理可得，运动员对冰壶推力的冲量大小等于摩擦力冲量大小，D错误。

故选BC。

2．（2022·山东·高三学业考试）某同学是航模兴趣小组的一员，某次在操控飞机模型时，使航模从地面由静止开始竖直向上做直线运动，其运动的位移一时间图像如图所示，已知0～t0部分的图线是抛物线的一部分，t0～10s部分的图线是直线，两部分曲线相切于点（t0，10），则下列说法正确的是（　　）

A．图中t0＝5s

B．航模在t0～10s时间内的速度大小为6m/s

C．航模在0～t0时间内的加速度大小为m/s2

D．航模在0～t0时间内处于失重状态

【答案】A

【解析】

ABC．航模在0～t0时间内在匀加速运动，则

航模在t0～10s时间内做匀速上升，速度大小为

其中

解得

t0=5s

a=0.8m/s2

v=4m/s

选项A正确，BC错误。

D．航模在0～t0时间内，加速度向上，处于超重状态，选项D错误。

故选A。

3．（2022·山东·三模）国产电动汽车以其技术先进、性价比高等特点获得了消费者的广泛认可。电动汽车启动过程中加速效果好，加速度稳定。某次在封闭场所对电动汽车启动过程进行测试，在汽车运行正前方某位置有固定雷达，汽车通过雷达瞬间开始计时，计算机记录并拟合成汽车距雷达距离与时间的关系图像，如图所示，汽车启动过程中做匀加速直线运动，根据图像计算去时，汽车的速度大小约为（　　）

A．168km/h B．198km/h C．223km/h D．270km/h

【答案】C

【解析】

初速度为零的匀加速直线运动，位移速度关系关系

当时，，解得

时，汽车的速度大小约为

故C正确，ABD错误。

故选C。

4．（2022·山东日照·三模）甲、乙两物体分别从h和2h高处自由下落，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．落地时乙的速度大小是甲的2倍

B．乙的下落时间是甲的2倍

C．甲、乙两物体在最后1s内下落的高度相同

D．甲、乙两物体在最后1s内的速度变化量相同

【答案】D

【解析】

B．由自由落体运动规律知

由下落高度之比为1:2，可知乙落地的时间是甲落地时间的倍，故B错误；

A．由

可知乙落地的速度大小是甲的倍，故A错误；

C．物体在最后1s内下落的高度可表示为（v是末速度）

由于二者落地速度不等，所以最后1s内下落的高度不同，C错误；

D．自由落体是匀变速直线运动，任意相等时间内速度变化量都相同，所以甲、乙两物体在最后1s内的速度变化量相同，D正确。

故选D。

5．（2022·山东临沂·三模）总质量为的跳伞运动员从离地高492米的上海世贸大厦顶部由静止开始跳下，经过拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的图（g取）。根据图像可估算（　　）

A．运动员在时的加速度大小约为

B．运动员在时所受阻力的大小约为

C．运动员在前内下落的高度约为

D．运动员匀速运动的时间约为

【答案】D

【解析】

A．由图像可知，运动员在时的加速度大小约为

选项A错误；

B．运动员在前2s内的加速度

则时所受阻力的大小约为

选项B错误；

C．因v-t图像的面积等于位移，则运动员在前内下落的高度约为

选项C错误；

D．前14s内下落的高度约为

运动员匀速运动的时间约为

选项D正确。

故选D。

6．（2022·山东济宁·三模）已知篮球在空气中运动时所受空气阻力与速度大小成正比。篮球与地面碰撞后以大小为v0的速度竖直弹起后到再次与地面碰撞的过程中，以v表示篮球的速度，t表示篮球运动的时间，Ek表示篮球的动能，h表示篮球的高度，则下列图像可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】D

【解析】

AB．篮球在上升的过程中，速度越来越小，空气阻力越来越小，由

可知其加速度越来越小，速度变化越来越慢，速度图线切线的斜率越来越小，下降过程中，v越大，阻力就越大，由

可知加速度就越小，图线切线的斜率继续减小，AB错误；

CD．上升过程中，h越大，v越小，阻力就越小，合力就越来越小，Ek—h图线切线斜率越小，下降过程中，h越小，v越大，阻力就越大，合力越小，所以Ek—h图线切线斜率越小，C错误、D正确。

故选D。

7．（2022·山东·济南一中模拟预测）列车进站做匀减速直线运动的过程中，用、、分别表示列车运动的时间、位移和速度，下列图像正确的是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】C

【解析】

A．列车进站做匀减速直线运动，速度应越来越小，而A中x-t的斜率越来越大，表示其速度越来越大，故A错误；

B．列车进站做匀减速直线运动，速度应越来越小，而B中x-t的斜率恒定，表示其做匀速，故B错误；

C D．根据匀变速直线的运动规律，有

以初速方向为正方向，则a为负且大小恒定，可知v2与x为线性关系，且斜率为负，故D错误，C正确。

故选C。

8．（2022·山东·泰安一中模拟预测）在测试一无人机的性能时，某同学利用传感器绘制了做直线运动的无人机的位移（x）一时间（t）的关系图像如图所示。从0时刻开始计时，0～6s内无人机的加速度保持不变，图线过（5，45）和（6，60）两点。则（　　）

A．无人机的初速度大小为0

B．无人机的初速度大小为8m/s

C．无人机的加速度大小为4m/s2

D．6s末无人机的速度大小为16m/s

【答案】D

【解析】

ABC．设时刻无人机的速度大小为，无人机做匀加速直线运动的加速度大小为a，由题意可知无人机在0～5s内的位移大小为45m。在0～6s内的位移大小为60m，根据

代入数据解得

ABC错误；

D．6s末无人机的速度大小