高考物理质点的直线运动试题汇编及解析.docx
《高考物理质点的直线运动试题汇编及解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考物理质点的直线运动试题汇编及解析.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![高考物理质点的直线运动试题汇编及解析.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-2/2/cc07689c-ad6e-48fc-aef0-cea56d0846a6/cc07689c-ad6e-48fc-aef0-cea56d0846a61.gif)
高考物理质点的直线运动试题汇编及解析
2014年高考物理质点的直线运动试题汇编及解析
得ΔE=12mv2-k21k2mg(h1-h2)
23.2014•浙江卷]如图所示,装甲车在水平地面上以速度v0=20m/s沿直线前进,车上机枪的枪管水平,距地面高为h=1.8m.在车正前方竖直立一块高为两米的长方形靶,其底边与地面接触.枪口与靶距离为L时,机枪手正对靶射出第一发子弹,子弹相对于枪口的初速度为v=800m/s.在子弹射出的同时,装甲车开始匀减速运动,行进s=90m后停下.装甲车停下后,机枪手以相同方式射出第二发子弹.(不计空气阻力,子弹看成质点,重力加速度g取10m/s2)
第23题图
(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小;
(2)当L=410m时,求第一发子弹的弹孔离地的高度,并计算靶上两个弹孔之间的距离;
(3)若靶上只有一个弹孔,求L的范围.
23.答案]
(1)209m/s2
(2)0.55m0.45m(3)492m解析]本题考查匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动等知识点和分析推理能力.
答案]
(1)装甲车加速度a=v202s=209m/s2.
(2)第一发子弹飞行时间t1=Lv+v0=0.5s
弹孔离地高度h1=h-12gt21=0.55m
第二发子弹离地的高度h2=h-12gL-st2=1.0m
两弹孔之间的距离Δh=h2-h1=0.45m.
(3)第一发子弹打到靶的下沿时,装甲车离靶的距离为L1
L1=(v0+v)2hg=492m
第二发子弹打到靶的下沿时,装甲车离靶的距离为L2
L2=v2hg+s=570m
L的范围492m10.在如图所示的竖直平面内,水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r=944m的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点,GH与水平面的夹角θ=37°.过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度B=1.25T;过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场,电场方向水平向右,电场强度E=1×104N/C.小物体P1质量m=2×10-3kg、电荷量q=+8×10-6C,受到水平向右的推力F=9.98×10-3N的作用,沿CD向右做匀速直线运动,到达D点后撤去推力.当P1到达倾斜轨道底端G点时,不带电的小物体P2在GH顶端静止释放,经过时间t=0.1s与P1相遇.P1与P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为μ=0.5,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物体电荷量保持不变,不计空气阻力.求:
(1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小;
(2)倾斜轨道GH的长度s.
10.
(1)4m/s
(2)0.56m
解析]
(1)设小物体P1在匀强磁场中运动的速度为v,受到向上的洛伦兹力为F1,受到的摩擦力为f,则
F1=qvB①
f=μ(mg-F1)②
由题意,水平方向合力为零
F-f=0③
联立①②③式,代入数据解得
v=4m/s④
(2)设P1在G点的速度大小为vG,由于洛伦兹力不做功,根据动能定理
qErsinθ-mgr(1-cosθ)=12mv2G-12mv2⑤
P1在GH上运动,受到重力、电场力和摩擦力的作用,设加速度为a1,根据牛顿第二定律
qEcosθ-mgsinθ-μ(mgcosθ+qEsinθ)=ma1⑥
P1与P2在GH上相遇时,设P1在GH上运动的距离为s1,则
s1=vGt+12a1t2⑦
设P2质量为m2,在GH上运动的加速度为a2,则
m2gsinθ-μm2gcosθ=m2a2⑧
P1与P2在GH上相遇时,设P2在GH上运动的距离为s2,则
s2=12a2t2⑨
联立⑤~⑨式,代入数据得
s=s1+s2⑩
s=0.56m○11
A3自由落体运动
A4竖直上抛运动
A5运动图象
5.2014•重庆卷]以不同的初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时,一个物体所受空气阻力可忽略,另一个物体所受空气阻力大小与物体的速率成正比,下列分别用虚线和实线描述两物体运动的v-t图像可能正确的是()
AB
CD
5.D解析]本题考查v-t图像.当不计阻力上抛物体时,物体做匀减速直线运动,图像为一倾斜直线,因加速度a=-g,故该倾斜直线的斜率的绝对值等于g.当上抛物体受空气阻力的大小与速率成正比时,对上升过程,由牛顿第二定律得-mg-kv=ma,可知物体做加速度逐渐减小的减速运动,通过图像的斜率比较,A错误.从公式推导出,上升过程中,|a|>g,当v=0时,物体运动到最高点,此时a=-g,而B、C图像的斜率的绝对值均小于g,故B、C错误,D正确.
6.(19分)2014•重庆卷]
(1)某照明电路出现故障,其电路如题6图1所示,该电路用标称值为12V的蓄电池为电源,导线及其接触完好.
题6图1
维修人员使用已调好的多用电表直流50V挡检测故障,他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点.
①断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如题6图2所示,读数为________V,说明________正常(选填“蓄电池”或“保险丝”或“开关”或“小灯”).
题6图2
②红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然和题6图2相同,可判定发生故障的器件是________(选填“蓄电池”或“保险”或“开关”或“小灯”).
(2)为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律,同学们设计了如题6图3所示的实验装置,他们将不可伸长的轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两根立柱上,固定点分别为P和Q,P低于Q,绳长为L(L>PQ).
题6图3
他们首先在绳上距离P点10cm处(标记为C点)系上质量为m的重物(不滑动),由测力计读出绳PC、QC的拉力大小TP和TQ.随后,改变重物悬挂点C的位置,每次将P点到C点的距离增加10cm,并读出测力计的示数,最后得到TP、TQ与绳长PC的关系曲线如题6图4所示.由实验可知:
题6图4
①曲线Ⅱ中拉力最大时,C点与P点的距离为________cm,该曲线为________(选填“TP”或“TQ”)的曲线.
②在重物从P移到Q的整个过程中,受到最大拉力的是________(选填“P”或“Q”)点所在的立柱.
③在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,可读出绳的拉力T0=________N,它与L、D、m和重力加速度g的关系为T0=________.
6.答案]
(1)①11.5(11.2~11.8之间的值均可)蓄电池②小灯
(2)①60(56~64之间的值均可)TP②Q
③4.30(4.25~4.35之间的值均可)mgLL2-D22(L2-D2)
解析]
(1)本题考查多用电表的读数、电路的故障分析.用多用电表的电压挡分析故障时,电压表有示数说明电源和电压表等组成了闭合回路,可能与电压表并联的部分电路发生故障,而与电压表串联部分未发生故障,若无示数则正好相反.根据这个原理,a、c间接上电压表,断开开关,表针偏转,说明蓄电池正常,a,b间接上电压表,断开开关,表针不偏转,说明小灯发生故障,闭合开关后表针偏转,说明开关和保险丝正常.
(2)①从曲线Ⅱ可读出,拉力最大时C点与P点的距离为60cm左右,对绳子的结点进行受力如图所示,重物受力平衡,在水平方向有TPsinα=TQsinβ,当结点偏向左边时,α接近零度,sinαTQ,故可推断曲线Ⅱ为TP的曲线,曲线Ⅰ为TQ的曲线.
②通过①的分析结果和曲线的变化趋势,可知受到最大拉力的是Q点所在的立柱.
③曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,TP=TQ=T0,根据力的正交分解,可列方程如下,T0sinα=T0sinβ,得α=β,T0cosα+T0cosβ=mg,对绳子,设左边长度为l1,由几何关系有l1sinα+(L-l1)sinβ=D,以上方程解得T0=mgLL2-D22(L2-D2).
1.2014•天津卷]质点做直线运动的速度—时间图像如图所示,该质点()
A.在第1秒末速度方向发生了改变
B.在第2秒末加速度方向发生了改变
C.在前2秒内发生的位移为零
D.第3秒末和第5秒末的位置相同
1.D解析]本题考查了学生的读图能力.应用图像判断物体的运动情况,速度的正负代表了运动的方向,A错误;图线的斜率代表了加速度的大小及方向,B错误;图线与时间轴围成的图形的面积代表了物体的位移,C错误,D正确.
152014•山东卷]一质点在外力作用下做直线运动,其速度v随时间t变化的图像如图所示.在图中标出的时刻中,质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()
A.t1B.t2C.t3D.t4
15.AC解析]本题考查的是速度图像.速度图像中某点的切线的斜率表示加速度.t1时刻速度为正,加速度也为正,合外力与速度同向;t2时刻速度为正,加速度为负,合外力与速度反向;t3时刻速度为负,加速度也为负,合外力与速度同向;t4时刻速度为负,加速度为正,合外力与速度反向.选项A、C正确.
14.2014•新课标Ⅱ卷]甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶.在t=0到t=t1的时间内,它们的v-t图像如图所示.在这段时间内()
A.汽车甲的平均速度比乙的大
B.汽车乙的平均速度等于v1+v22
C.甲乙两汽车的位移相同
D.汽车甲的加速度大小逐渐减小,汽车乙的加速度大小逐渐增大
14.A解析]v-t图像中图线与横轴围成的面积代表位移,可知甲的位移大于乙的位移,而时间相同,故甲的平均速度比乙的大,A正确,C错误;匀变速直线运动的平均速度可以用v1+v22来表示,乙的运动不是匀变速直线运动,所以B错误;图像的斜率的绝对值代表加速度的大小,则甲、乙的加速度均减小,D错误.
13.2014•广东卷]图6是物体做直线运动的v-t图像,由图可知,该物体()
A.第1s内和第3s内的运动方向相反
B.第3s内和第4s内的加速度相同
C.第1s内和第4s内的位移大小不相等
D.0~2s和0~4s内的平均速度大小相等
13.B解析]0~3s内物体一直沿正方向运动,故选项A错误;v-t图像的斜率表示加速度,第3s内和第4s内图像斜率相同,故加速度相同,选项B正确;v-t图像图线与时间轴包围的面积表示位移的大小,第1s内和第4s内对应的两个三角形面积相等,故位移大小相等,选项C错误;第3s内和第4s内对应的两个三角形面积相等,故位移大小相等,方向相反,所以0~2s和0~4s内位移相同,但时间不同,故平均速度不相等,选项D错误.
14.2014•全国卷]一质点沿x轴做直线运动,其v-t图像如图所示.质点在t=0时位于x=5m处,开始沿x轴正向运动.当t=8s时,质点在x轴上的位置为()
A.x=3mB.x=8m
C.x=9mD.x=14m
14.B解析]本题考查v-t图像.v-t图像与x轴围成的面积表示位移,即位移为s1-s2=3m,由于初始坐标是5m,所以t=8s时质点在x轴上的位置为x=3m+5m=8m,因此B正确.
A6追及与相遇问题
A7实验:
研究匀变速直线运动(长度的测量)
19.2014•福建卷Ⅰ]
(1)某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.
(2)某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A,V为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为4.0Ω的定值电阻.新课标第一网
①已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=100μA,内阻rg=2.0kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200mA,应并联一只阻值为________Ω(保留一位小数)的定值电阻R1;
②根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路;
甲
乙
③某次实验的数据如下表所示:
测量次数12345678
电压表V读数
U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46
改装表A读数
I/mA20406080100120140160
该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r=________Ω(保留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是______________________.
④该小组在前面实验的基础上,为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组,通过上述方法多次测量后发现:
电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大.若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因是________.(填选项前的字母)
A.电压表内阻的影响
B.滑动变阻器的最大阻值偏小
C.R1的实际阻值比计算值偏小
D.R0的实际阻值比标称值偏大
19.答案]
(1)60.104.20
(2)①1.0②如图所示
③1.66充分利用已测得的数据④CD
解析]金属杆的长度通过毫米刻度尺读出来,毫米刻度尺读数时要读到最小刻度的下一位,即要有估读数位,如图甲所示,读数为60.10cm,其中最后一个“0”为估读数;金属杆的直径通过游标卡尺读出来,游标卡尺的读数是主尺读数加上游标尺的读数,注意没有估读,如图乙所示,读数为:
4mm+10×0.02mm=4.20mm.
解析]①由串、并联电路的特点可得:
R1=IgrgIA-Ig=100×10-6×2.0×103200×10-3-100×10-6Ω=1.0Ω;
②从电源正极出发,沿电流的流向依次连线,注意电流要由两电表的正接线柱流入,由负接线柱流出;
③E-U=I(r内+R0),则-ΔU=ΔI(r内+R0),所以(r内+R0)=-ΔUΔI=U1-U5I5-I1=U2-U6I6-I2=U3-U7I7-I3=U4-U8I8-I4=(U1+U2+U3+U4)-(U5+U6+U7+U8)(I5+I6+I7+I8)-(I1+I2+I3+I4)=5.66Ω,所以r内=5.66Ω-R0=1.66Ω,逐差法处理实验数据的优点是可以充分利用已测得的数据,减小实验误差;
④电压表的读数等于路端电压,所以电压表内阻对测量结果没有影响,选项A错误;滑动变阻器用来改变路端电压,对测量结果没有影响,选项B错误;若R1的实际阻值偏小,则电流表的实际量程偏大,电流表的读数比实际值偏小,电池组的内阻测量值偏大,选项C正确;R0的实际阻值偏大时,电池组的实际内阻比测量值偏小,选项D正确.
22.2014•全国卷]现用频闪照相方法来研究物块的变速运动.在一小物块沿斜面向下运动的过程中,用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示.拍摄时频闪频率是10Hz;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s.数据如下表所示.重力加速度大小g取9.80m/s2.
单位:
cm
x1x2x3x4hs
10.7615.0519.3423.6548.0080.00
根据表中数据,完成下列填空:
(1)物块的加速度a=________m/s2(保留3位有效数字).
(2)因为______________________,可知斜面是粗糙的.
22.
(1)4.30(填“4.29”或“4.31”同样给分)
(2)物块加速度小于ghs=5.88m/s2(或:
物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)
解析]
(1)根据逐差法求出加速度
a=(x3+x4)-(x1+x2)(2T)2=4.30m/s2.
(2)根据牛顿第二定律,物块沿光滑斜面下滑的加速度a′=gsinθ=ghs=5.88m/s2,由于a<a′,可知斜面是粗糙的.A8直线运动综合
1.2014•天津卷]质点做直线运动的速度—时间图像如图所示,该质点()
A.在第1秒末速度方向发生了改变
B.在第2秒末加速度方向发生了改变
C.在前2秒内发生的位移为零
D.第3秒末和第5秒末的位置相同
1.D解析]本题考查了学生的读图能力.应用图像判断物体的运动情况,速度的正负代表了运动的方向,A错误;图线的斜率代表了加速度的大小及方向,B错误;图线与时间轴围成的图形的面积代表了物体的位移,C错误,D正确.
23.(18分)2014•山东卷]研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4s,但饮酒会导致反应时间延长.在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39m,减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动.取重力加速度的大小g取10m/s2.求:
图甲
图乙
(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;
(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少;
(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值.
23.答案]
(1)8m/s22.5s
(2)0.3s(3)415
解析]
(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v0=20m/s,末速度vt=0,位移s=25m,由运动学公式得
v20=2as①
t=v0a②
联立①②式,代入数据得
a=8m/s2③
t=2.5s④
(2)设志愿者反应时间为t′,反应时间的增加量为Δt,由运动学公式得
L=v0t′+s⑤
Δt=t′-t0⑥
联立⑤⑥式,代入数据得
Δt=0.3s⑦
(3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者质量为m,由牛顿第二定律得
F=ma⑧
由平行四边形定则得
F20=F2+(mg)2⑨
联立③⑧⑨式,代入数据得
F0mg=415⑩