适用于新高考新教材广西专版2024届高考物理二轮总复习专题分层突破练2力与直线运动

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1.在一段笔直的路面上有一汽车遇紧急情况刹车,经1.5 s停止,刹车距离为9 m。若汽车刹车后做匀减速直线运动,则汽车停止前最后0.5 s的位移是( )
A.1 mB.1.5 m
C.2 mD.2.5 m
2.一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1~2 s的平均速度大小( )
A.等于3 m/sB.大于3 m/s
C.小于3 m/sD.无法确定
3.下图为一辆塞满足球、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mgsin θ
B.一定大于mgsin θ
C.一定等于mgcs θ
D.一定大于mgcs θ
4.(多选)(2023贵州贵阳三模)如图甲所示,紧挨但不粘连的两物块P、Q静止放置在光滑水平地面上。t=0时,水平方向的力F作用于P上,以水平向右为正方向,F随时间变化的规律如图乙所示。下列关于P运动的速度v及加速度a随时间t变化的图像可能正确的是( )
5.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>gsin θ
B.a>gsin θ
C.a>g
D.条件不足,无法确定
6.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16 m,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=2 m,高度差h=0.4 m,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。
7.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10 m/s2。求:
甲
乙
(1)滑块在0~3.2 m位移内的加速度大小a1及其在3.2~12.2 m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
8.(多选)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.B.v0Δt
C.D.
9.(2023辽宁辽阳期末)动车组列车由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。某动车组列车由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,若各车厢的质量均相等,列车在水平直轨道上行驶时所受阻力与车重成正比,则该列车沿水平直轨道匀加速行驶时,第6、7节与第7、8节车厢间的作用力大小之比为( )
A.1∶2B.2∶1
C.2∶3D.3∶2
10.(多选)(2023广西南宁二模)如图所示,1、2、3、4四小球均由静止开始沿着光滑的斜面从顶端运动到底端,其运动时间分别为t1、t2、t3、t4,已知竖直固定的圆环的半径为r,O为圆心,固定在水平面上的斜面水平底端的长度为r,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.t1>t2B.t3=t4
C.t211.(2023河北邢台一模)如图所示,两同种材料的滑块A、B,用轻质细绳通过光滑定滑轮相连,A放在粗糙的水平桌面上,由静止释放A、B两滑块,此时A、B两滑块的加速度大小均为a1;A和B调换位置并也都由静止释放,此时A、B两滑块的加速度大小均为a2,已知两滑块与水平面间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,滑块与桌面间的动摩擦因数μ=,A滑块的质量为12m,B滑块的质量为8m,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.调换前A和B的加速度大小均为g
B.调换后A和B的加速度大小均为g
C.调换前后绳的拉力不变
D.调换后绳的拉力变大
12.如图所示,一辆长l0=8 m的载货卡车质量为m0=1 500 kg,车厢载有m=500 kg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=4 m。卡车以v0=8 m/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=25 m处时发现绿灯还有t0=4 s转为黄灯,司机决定让车以a=1 m/s2的加速度加速通过这个路口,重力加速度g取10 m/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=5 m宽的人行横道;
(2)当卡车刚加速行驶t=2 s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=1.2×104 N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。
答案：
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=at2可得,刹车的加速度大小为a=m/s2=8m/s2,则汽车在停止前最后0.5s内的位移为x'=at'2=×8×0.52m=1m,故选A。
2.B 解析 a-t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m/s=3m/s,由于物体做加速度减小的变加速运动,根据v-t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/s。故选B。
3.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>Fcsα,垂直斜面方向mgcsθ=Fsinα,则F=>mgcsθ,F<,则F一定大于mgcsθ,但是不能确定与mgsinθ的关系,只有选项D正确。
4.AD 解析 在0~t1时间内,F沿正方向,故P和Q两个物体的加速度相同,大小为a1=,两物体做加速度均匀减小的加速运动;在t1~t2时间内,F沿负方向,则此后P、Q脱离,Q做匀速运动,P做减速运动,此时P的加速度a2=,由对称性可知,在力F大小相同的位置,a2>a1,所以P速度减为零的时间小于t1,故A、D正确,B、C错误。
5.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=a(t1+t2)2,速度关系gsinθ·t1=a(t1+t2),解得a=gsinθ,要使得A追不上B,则应有a>gsinθ,故A正确,B、C、D错误。
6.答案 (1)2 m/s2 (2)
解析 (1)AB段可看成斜面模型,小孩在该段的运动可看成沿轨道切线做匀加速运动。
由已知s=0.125t2
对比s=at2,可知a=0.25m/s2
滑到B处的速度
v=m/s=2m/s
小孩在BC段的加速度大小
a'==2m/s2。
(2)设第三段与水平面的夹角为θ,根据牛顿第二定律,有
μmgcsθ-mgsinθ=ma'
以及sinθ=
利用数学知识联立解得μ=。
7.答案 (1)10 m/s2 2 m/s2 (2)0.5
解析 (1)由匀变速直线运动的速度—位移关系式
v2-=2ax
可得a=
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+μmgcsθ=ma1
mgsinθ-μmgcsθ=ma2
解得μ=0.5。
8.AD 解析 前车减速至速度为0的时间t1=,前进的位移为x1=,后车减速至速度为0的时间t2=,前进的位移为x2=v0Δt+,由于两车同时停下且没有相碰,故满足Δt=t1-t2、x1+x0=x2,联立可解得x0=,A、D正确。
9.B 解析 设动车车厢的牵引力为F,对动车整体由牛顿第二定律有2F-k×8mg=8ma①,设第6、7节车厢间的作用力为FT,对最后的7、8节车厢由牛顿第二定律有FT-k×2mg=2ma②,联立①②两式,解得FT=,设第7、8节车厢间的作用力为FT',对第8节车厢由牛顿第二定律有FT'-kmg=ma③,联立①③两式,解得FT'=,可得FT∶FT'=2∶1,故A、C、D错误,B正确。
10.BC 解析 由几何关系可求1轨道长x1=2rcs30°=r,可得加速度大小为a1=gsin(90°-30°)=g,可得x1=a1,联立解得t1==2;同理可求沿轨道2运动时间t2==2;由几何关系可求3轨道长x3=r×=2r,加速度大小为a3=gsin60°=g,可得x3=a3,联立解得t3==2;同理可求得沿轨道4运动时间t4==2。
可知,t111.C 解析 调换前,对A滑块受力分析如图甲所示,得FT-12μmg=12ma,对B滑块受力分析如图乙所示, 易得8mg-FT=8ma,联立解得a=g,FT=mg,故A错误。调换后对B受力分析,FT-8μmg=8ma,对A受力分析,12mg-FT=12ma,联立解得a=g,FT=mg,故B错误。结合以上分析可知,调换前后,绳上的拉力不变,故C正确,D错误。
12.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+
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+at
s1=v0t+at2
设卡车从开始刹车到钢锭撞上车头运动的时间为t',卡车速度为v2、位移为s2,钢锭位移为s2',卡车匀减速运动的加速度大小为a1,由运动学公式及它们间的位移关系可得
Ff=m0a1
v2=v1-a1t'
s2=v1t'-a1t'2
s2'=v1t'
s2'-s2=l
解得t'=1s。
(3)设卡车和钢锭发生完全非弹性碰撞后的共同速度为v3,对碰撞过程由动量守恒定律可得
mv1+m0v2=(m+m0)v3
设卡车和钢锭一起再次做匀减速运动的加速度大小为a2,位移为s3,由动力学方程和运动学公式可得
Ff=(m+m0)a2
=2as3
解得s1=18m、s2=6m、s3=m
由于s0

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