专题02直线运动牛顿运动定律（解析版）-2021年高考物理冲刺专题必刷

02 直线运动牛顿运动定律 1．对于如图所示的情境，交通法规定“车让人”，否则驾驶员将受到处罚，若以8m/s 匀速行驶的汽车即将 通过路口，有行人正在过人行横道，此时汽车的前端距停车线8m ，该车减速时的加速度大小为 25m/s ， 下列说法中正确的是（ ） A．驾驶员立即刹车制动，则至少需 2s 汽车才能停止 B．在距停车线 6m 处才开始刹车制动，汽车前端恰能止于停车线处 C．若经 0.2s 后才开始刹车制动，汽车前端恰能止于停车线处 D．若经 0.4s 后才开始刹车制动，汽车前端恰能止于停车线处 【答案】C 【详解】 A．运用逆向思维，车从开始刹车到停止所需时间 0 8 s 1.6s5 vt a    故 A 错误； B．运用逆向思维，对车的刹车过程有 2 0 00 2v ax  解得刹车距离 0 6.4mx  即在距停车线 6.4 m 处开始刹车制动，汽车前端恰能止于停车线处，故 B 错误； CD．距停车线 6.4 m 处开始刹车制动，汽车前端恰能止于停车线处，汽车还能匀速行驶的时间 0 0 0.2sx xt v    即若经 0.2s 后开始刹车制动，汽车前端恰能止于停车线处，故 C 正确，D 错误。 故选 C。 2．甲、乙两车在平直公路上从同一地点沿同一方向做直线运动，它们的 v—t 图像如图所示。下列判断正 确的是（ ） A．乙车启动时，甲车在其前方 50 m 处 B．乙车超过甲车后，两车会再相遇 C．乙车启动 10 s 后正好追上甲车 D．运动过程中，乙车落后甲车的最大距离为 50m 【答案】A 【详解】 A．v—t 图像所围的面积即为物体的位移，因此，当乙车启动时，甲车的位移为 1 1 10 10m 50m2s     故 A 正确； BC．由图像所围面积可知，乙车启动 10 s 后，甲车的位移为 2 1 10 10m 10 10m 150m2s       乙车的位移为 3 1 10 20m 100m2s     故此时乙车仍未追上甲车，由  1 110 10m 10 10 10 20m 202 2t t        解得 5st= ，即乙车在 25s 时追上甲车，此后乙车速度始终大于甲车，故两车不会再相遇，故 BC 错误； D．两车速度大小相等时，距离最远，故在 t=15s 时，甲乙两车距离最大，最大距离为 1 110 10m 10 5m 10 5m 75m2 2s          故 D 错误。 故选 A。 3．甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动。甲、乙两车的位置 x 随时间 t 的变化如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．在 1 2x x 过程中，中点时刻两车相距最远 B．已知 t1、t2、x1、x2，可以求出甲车的加速度 C．甲在 1 2x x 过程的中点时刻速度等于乙在 t1 时刻的速度 D．甲在 1 2x x 过程的中点位置的速度大于乙在 t1 时刻的速度 【答案】B 【详解】 AC．在 1 2x x 过程中，由于甲做匀加速直线运动，其中点时刻等于全程平速度 2 1 2 12 t x xv t t   而乙车全程速度一致，均为 2 1 2 2 1 x xv t t   当两车速度相等的时刻，两车相距最远，此时刻即为中点时刻；故 AC 正确，不符而题意； B．由于甲车的初始位置不知道，已知 t1、t2、x1、x2，不能求出甲车的加速度，故 B 错误，符合题意； D．在 —x t 中，斜率表示速度，如下图 乙全程速度不变，故在 t1 时刻的速度等于图中 A 点的斜率；甲在 1 2x x 过程的中点时刻的速度等于图中 B 点的斜率，由 AC 选项分析可知 A Bv v 甲在 1 2x x 过程的中点位置的速度等于C 点斜率，有 A B Cv v v  故 D 正确，不符合题意。 故选 B。 4．如图所示，甲、乙两车同时由静止从 A 点出发，沿直线 AC 运动。甲以加速度 a3 做初速度为零的匀加速 运动，到达 C 点时的速度为 v。乙以加速度 a1 做初速度为零的匀加速运动，到达 B 点后做加速度为 a2 的匀加速运动，到达 C 点时的速度也为 v。若 a1≠a2≠a3，则（ ） A．甲、乙不可能同时由 A 到达 C B．甲一定先由 A 到达 C C．乙一定先由 A 到达 C D．若 a1>a3，则甲一定先由 A 到达 C 【答案】A 【详解】 根据速度时间图线得，若 1 3a a ，如图所示： 因为末速度相等，位移相等，即图线与时间轴所围成的面积相等，则t t乙 甲 ，即乙一定先由 A 到达 C； 若 3 1a a ，如图所示： 因为末速度相等，位移相等，即图线与时间轴所围成的面积相等，则t t乙 甲＞ ；通过图线作不出位移相等， 速度相等，时间相等的图线，所以甲乙不能同时到达。 故选 A。 5．图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为 150kg 的建筑材料被吊车拉着运动过程的简化图 像，g 取 10m/s2，下列判断正确的是（ ） A．前 10s 悬线的拉力恒为 1500N B．46s 末材料离地面的距离为 22m C．在 30～36s 钢索最容易发生断裂 D．36～46s 材料处于超重状态 【答案】B 【详解】 A．前 10s 的加速度为 2 2 1 1 0 m s 0.1m s10 0a   由牛顿第二定律得 1 1F mg ma  解得 1 1515NF  故 A 错误； B．根据位移等于面积得，前 36s 上升 28m，后 10s 下降 6m，46s 末离开地面的高度为 22m，故 B 正确； C．后 30s 到 46s 的过程中，加速度方向向下，拉力小于重力，在 0～10s 钢索最容易发生断裂，故 C 错 误； D．后 30s 到 46s 的过程中，加速度方向向下，都处于失重状态，D 错误。 故选 B。 6．如图甲所示，在光滑水平面上，物体在水平方向上的外力 F 作用下做直线运动，其 v t 图像如图乙所示， 规定向右为正方向。下列判断正确的是（ ） A．在 1s 末，物体的速度方向改变 B．0~2s 内，物体的位移为 0 C．在 1~3s 内，外力 F 逐渐减小 D．物体在第 1s 内的位移大于第 2s 内的位移 【答案】D 【详解】 A．由乙图可知在 1s 末，物体的速度方向没有改变，选项 A 错误； B． v t 图像中图线与 t 轴所围图形的面积表示位移，由乙图可知 0~2s 内，面积不为 0，则物体的位移 不为 0，选项 B 错误； C．v t 图像中图线的斜率表示加速度，由乙图可知在 1~3s 内，物体的加速度不变，则外力 F 不变，选 项 C 错误； D．v t 图像中图线与 t 轴所围图形的面积表示位移，由乙图可知物体在第 1s 内的位移大于第 2s 内的位 移，选项 D 正确。 故选 D。 7．现代航空母舰是高科技的产物，以舰载作战飞机为主要武器。某舰载作战飞机沿平直跑道起飞前，先采 用电磁弹射，由静止开始匀加速运动时间 t 后速度达到 v，再在常规动力的作用下匀加速运动位移为 x 时 达到起飞速度 nv。舰载作战飞机电磁弹射过程的加速度大小与其在常规动力作用下的加速度大小之比为 （ ） A．  2 2 1 x n vt B． 2 ( 1) x n vt C．  2 1 x n vt D． 2 2x n vt 【答案】A 【详解】 设飞机靠电磁弹射过程的加速度大小为 1a ，有 1v a t 设飞机靠常规动力的加速度大小为 2a ，有 2 2 2( ) 2nv v a x  解得   1 2 2 2 1 a x a n vt   所以 BCD 错误，A 正确。 故选 A。 8．一个可视为质点的物体由静止开始沿直线运动，其速度随时间变化的规律如图所示，则下列说法正确的 是（ ） A．物体在 0~8s 内的位移为 11m B．物体在整个运动过程中，8s~10s 内的加速度最大 C．物体在 12s 末离出发点最远 D．物体在 8s~12s 内的平均速度为 4m/s 【答案】A 【详解】 A．物体在 0~8s 内的位移为 1( 5 2 2 3)m=11m2x      故 A 正确； B．0~5s 内的加速度 2 2 1 2 0 m/s 0.4m/s5a   8s~10s 内的加速度 2 2 2 6 2 m/s 2m/s2a   10s~12s 内的加速度 2 2 3 6 6 m/s 6m/s2a     故 B 错误； C．物体在 11s 末速度减小到零，然后反向运动，故 11s 末时离出发点最远，故 C 错误； D．物体在 8s~12s 内的位移 1 (2 6) 2m=8m2x    平均速度 8m 2m/s4s xv t    故 D 错误。 故选 A。 9．下雨时，某同学在家发现屋檐上有雨滴落下，相邻两水滴滴下的时间间隔相等。当第 1 个水滴刚好落到 地面上时，第 3 个水滴刚好离开屋檐。设屋檐到地面的高度为 H，水滴从离开屋檐到落到地面的时间为 t，不计空气阻力，则（ ） A．水滴下落 0.5t 时，到地面的高度为 0.5H B．第 1 个水滴落地时，第 2 个水滴到地面的高度为 0.25H C．相邻两水滴均在空中下落时，两者速度差不变 D．相邻两水滴均在空中下落时，两者距离差不变 【答案】C 【详解】 A．水滴做自由落体运动，第 1 个水滴落到地面上时，有 21 2H gt 当水滴下落 0.5t 时，满足  21 10.52 4h g t H  故 A 错误； B．因为相邻两水滴滴下的时间间隔相等，依题意可知，第 1 个水滴落地时，第 2 个水滴已经下落 0.5t， 则其到地面高度为  21 0.5 0.752H H g t H    故 B 错误； C．相邻两水滴均在空中下落时，设后下落的水滴运动时间为 t’，两者速度差为  0.5 0.5v g t t gt gt      故 C 正确； D．相邻两水滴均在空中下落时，设后下落的水滴运动时间为 t’，两者距离差为  2 '2 21 1 1 10.52 2 2 8h g t t gt gtt gt      故 D 错误。 故选 C。 10．子弹恰能依次穿过 3 块紧贴在一起的厚度分别为 3d、2d 和 d 的木板（即穿过第 3 块木板后子弹速度减 小为零）。设子弹在木板里运动的加速度是恒定的，则下列说法正确的是（ ） A．子弹依次进入木板之前的速度之比为 3：2：1 B．子弹依次进入木板之前的速度之比为 6 : 3 :1 C．子弹依次通过各木板所需的时间之比为 3：2：1 D．子弹依次通过各木板所需的时间之比为 6 : 3 :1 【答案】B 【详解】 子弹在木板中的运动可看成反向的初速度为 0 的匀加速直线运动，所以根据初速度等于 0 的匀变速直线 运动的运动学规律 21 2S at 可得子弹依次通过各木板所需的时间之比为    6 3 : 3 1 :1  子弹依次进入水板之前的速度之比为 6 : 3 :1 故选 B。 11．在无风的环境，某人在高处释放静止的篮球，篮球竖直下落；如果先让篮球以一定的角速度绕过球心 的水平轴转动（如图）再释放，则篮球在向下掉落的过程中偏离竖直方向做曲线运动。其原因是，转动 的篮球在运动过程中除受重力外，还受到空气施加的阻力 1f 和偏转力 2f 。这两个力与篮球速度 v 的关系 大致为： 2 1 1f k v ，方向与篮球运动方向相反； 2 2f k v ，方向与篮球运动方向垂直。下列说法正确的 是（ ） A． 1k 、 2k 是与篮球转动角速度无关的常量 B．篮球可回到原高度且角速度与释放时的角速度相同 C．人站得足够高，落地前篮球有可能向上运动 D．释放条件合适，篮球有可能在空中持续一段水平直线运动 【答案】C 【详解】 A．篮球未转动时，篮球竖直下落，没有受到偏转力 2f 的作用，而篮球转动时，将受到偏转力 2f 的作用， 所以偏转力 2 2f k v 中的 2k 与篮球转动角速度有关，故 A 错误； B．空气阻力一直对篮球做负功，篮球的机械能将减小，篮球的角速度也将减小，所以篮球没有足够的 能量回到原高度，故 B 错误； C．篮球下落过程中，其受力情况如下图所示 篮球下落过程中，由受力分析可知，随着速度不断增大，篮球受到 1f 和 2f 的合力沿竖直方向的分力可能 比重力大，可使篮球竖直方向的分速度减小为零或变成竖直向上，所以篮球可能向上运动，故 C 正确； D．如果篮球的速度变成水平方向，则空气阻力的作用会使篮球速度减小，则篮球受到的偏转力 2f 将变 小，不能保持 2f 与重力持续等大反向，所以不可能在空中持续一段水平直线运动，故 D 错误。 故选 C。 12．中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由 40 节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第 2 节对第 3 节车厢的牵引力 为 F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第 3 节对倒数第 2 节车厢的牵引力为（ ） A．F B． 19 20 F C． 19 F D． 20 F 【答案】C 【详解】 根据题意可知第 2 节车厢对第 3 节车厢的牵引力为 F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第 2 节对 第 3 节车厢根据牛顿第二定律有 38 38F f ma- = 设倒数第 3 节车厢对倒数第 2 节车厢的牵引力为 F1，则根据牛顿第二定律有 1 2 2F f ma- = 联立解得 1 19 FF = 。 故选 C。 13．一质量为 m 的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移 s 与时间 t 的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小 用 FN 表示，速度大小用 v 表示。重力加速度大小为 g。以下判断正确的是（ ） A．0~t1 时间内，v 增大，FN>mg B．t1~t2 时间内，v 减小，FN