2014年~2018年五年全国各地高考物理试题分类汇编01第一章 质点的直线运动
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第一章质点的直线运动2018年【2018·浙江新高考选考】1.某驾驶员使用定速巡航,在高速公路上以时速110公里行驶了200公里,其中“时速110公里”、“行驶200公里”分别是指A. 速度、位移B. 速度、路程C. 速率、位移D. 速率、路程【答案】 D【解析】行驶200公里指的是经过和路的大小,时速为110公里是某个时刻的速度,是瞬时速度的大小,故D正确。
【2018·浙江新高考选考】如图所示,竖直井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面。
某一竖井的深度约为104m,升降机运行的最大速度为8m/s,加速度大小不超过1m/s2,假定升降机到井口的速度为零,则将矿石从井底提升到井口的最短时间是A. 13sB. 16sC. 21sD. 26s【答案】 C=【解析】升降机先做加速运动,后做匀速运动,最后做减速运动,在加速阶段,所需时间t1=va=32m,在减速阶段与加速阶段相同,在匀速阶段所需时间为: t2= 8s,通过的位移为x=v22ax−2x1=5s,总时间为:t=2t1+t2=21s,故C正确,A、B、D错误;v故选C。
【2018·全国卷Ⅱ】19.甲、乙两汽车同一条平直公路上同向运动,其速度-时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示。
已知两车在t2时刻并排行驶,下列说法正确的是A. 两车在t1时刻也并排行驶B. t1时刻甲车在后,乙车在前C.甲车加速度先增大后减小D.乙车加速度先减小后增大【答案】BD【解析】A、B项,可根据速度-时间图像与时间轴所围面积大小判断位移大小,在t1−t2时间内,甲车位移大于乙车位移,又知t2时刻两车相遇,因此t1时刻甲车在后,乙车在前,故B项正确。
C、D项,根据图像可知,甲、乙的斜率均先减小后增大,因此甲、乙的加速度先减小后增大,故C项错误,D项正确。
【2018·全国卷Ⅲ】19.地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送至地面。
某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线①②分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。
不考虑摩擦阻力和空气阻力。
对于第①次和第②次提升过程( )A.矿车上升所用的时间之比为4:5B.电机的最大牵引力之比为2:1C.电机输出的最大功率之比为2:1D.电机所做的功之比为4:5【答案】AC【解析】由图线①知,上升总高度ℎ=v022t0。
由图线②知,加速阶段和减速阶段上升高度和h1=v022(t02+t02)=14v0t0匀速阶段:ℎ−h1=12v0t′,解得t′=32t0故第②次提升过程所用时间为t02+32t0+t02=52t0两次上升所用时间之比为2t0:52t0=4:5。
由于加速阶加速度相同,故加速时牵引力相同。
在加速上升阶段,由牛顿第二定律知F−mg=ma,F=m(g+a)第①次在t0时刻,功率P1=Fv0第②次在时刻,功P2=F v02第②次在匀速阶段P2′=F′v02=mg v02< P2可知,电机的输出最大功率之比P1:P2=2:1。
由动能定理知,两个过程动能变化量相同,克服重力做功相同,故两次电机做功也相同。
【2018·全国卷Ⅲ】18.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。
下列说法正确的是A.在t1时刻两车速度相等B.从0到t1时间内,两车走过的路程相等C.从t1到t2时间内,两车走过的路程相等D.从t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等【答案】CD【解析】x-t图像斜率表示两车速度,则可知t1时刻乙车速度大于甲车速度。
由两图线的纵截距知,出发时甲在乙前面,t1时刻图线相交表示两车相遇,可得0到t1时间内乙车比甲车多走了一段距离。
t1和t2两图线相交表明两车均在同一位置,从t1到t2时间内两车走过的路相等;在t1到t2时间内,两图线有斜率相等的一个时刻,即该时刻两车速度相等。
2017年【2017·全国卷Ⅰ】22.某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间.实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示.实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车.在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置.(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)图(a)图(b)(1)由图(b)可知,小车在桌面上是____________(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的.(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________m/s,加速度大小为________m/s2.(结果均保留2位有效数字) 22.【答案】(1)从右向左(2)0.19 0.037【解析】 (1)小车在桌面上做减速直线运动,由图(b)可知小车在桌面上是从右向左运动的.(2)滴水周期T =3045 s =23 s,小车运动到图(b)中A 点位置时的速度v A =117+1332×23×10-3 m/s =0.19 m/s,加速度a =150+133-117-1004×⎝⎛⎭⎫232×10-3 m/s 2=0.037 m/s 2. 【2017·全国卷Ⅰ】25.真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0.在油滴处于位置A 时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变.持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B 点.重力加速度大小为g.(1)求油滴运动到B 点时的速度;(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t1和v0应满足的条件.已知不存在电场时,油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B 、A 两点间距离的两倍.25.【答案】 (1)v 0-2gt 1 (2)略【解析】 (1)设油滴质量和电荷量分别为m 和q ,油滴速度方向向上为正.油滴在电场强度大小为E 1的匀强电场中做匀速直线运动,故匀强电场方向向上.在t =0时,电场强度突然从E 1增加至E 2时,油滴做竖直向上的匀加速运动,加速度方向向上,大小a 1满足qE 2-mg =ma 1 ①油滴在时刻t 1的速度为v 1=v 0+a 1t 1 ②电场强度在时刻t 1突然反向,油滴做匀变速运动,加速度方向向下,大小a 2满足qE 2+mg =ma 2 ③油滴在时刻t 2=2t 1的速度为v 2=v 1-a 2t 1 ④由①②③④式得v 2=v 0-2gt 1 ⑤(2)由题意,在t =0时刻前有qE 1=mg ⑥油滴从t =0到时刻t 1的位移为s 1=v 0t 1+12a 1t 21⑦ 油滴在从时刻t 1到时刻t 2=2t 1的时间间隔内的位移为s 2=v 1t 1-12a 2t 21⑧ 由题给条件有v 20=2g (2h ) ⑨式中h 是B 、A 两点之间的距离.若B 点在A 点之上,依题意有s 1+s 2=h ○10 由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得E 2=⎣⎡⎦⎤2-2v 0gt 1+14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑪ 为使E 2>E 1,应有2-2v 0gt 1+14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑫ 即当0<t 1<⎝⎛⎭⎫1-32v 0g⑬ 或t 1>⎝⎛⎭⎫1+32v 0g⑭ 才是可能的;条件⑬式和⑭式分别对应于v 2>0和v 2<0两种情形.若B 点在A 点之下,依题意有s 1+s 2=-h ⑮由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得E 2=⎣⎡⎦⎤2-2v 0gt 1-14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑯ 为使E 2>E 1,应有2-2v 0gt 1-14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑰ 即t 1>⎝⎛⎭⎫52+1v 0g⑱ 另一解为负,不合题意,已舍去.【2017·天津卷】10.如图所示,物块A 和B 通过一根轻质不可伸长的细绳相连,跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧,质量分别为mA =2 kg 、mB =1 kg.初始时A 静止于水平地面上,B 悬于空中.现将B 竖直向上再举高h =1.8 m (未触及滑轮),然后由静止释放.一段时间后细绳绷直,A 、B 以大小相等的速度一起运动,之后B 恰好可以和地面接触.取g =10 m/s2,空气阻力不计.求:图1(1)B 从释放到细绳刚绷直时的运动时间t;(2)A 的最大速度v 的大小;(3)初始时B 离地面的高度H.10.【答案】 (1)0.6 s (2)2 m/s (3)0.6 m【解析】 (1)B 从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动,有h =12gt 2 ① 代入数据解得t =0.6 s ②(2)设细绳绷直前瞬间B 速度大小为v B ,有v B =gt ③细绳绷直瞬间,细绳张力远大于A 、B 的重力,A 、B 相互作用,由动量守恒得m B v B =(m A +m B )v ④之后A 做匀减速运动,所以细绳绷直后瞬间的速度v 即为最大速度,联立②③④式,代入数据解得v =2 m/s ⑤(3)细绳绷直后,A 、B 一起运动,B 恰好可以和地面接触,说明此时A 、B 的速度为零,这一过程中A 、B 组成的系统机械能守恒,有12(m A+m B )v 2+m B gH =m A gH ⑥ 代入数据解得H =0.6 m ⑦【2017·全国卷Ⅱ】 22.某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系.使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器.实验步骤如下:①如图(a),将光电门固定在斜面下端附近;将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑;②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt ; ③用Δs 表示挡光片沿运动方向的长度,如图(b)所示,v -表示滑块在挡光片遮住光线的Δt 时间内的平均速度大小,求出v -;④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与①中位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤②、③;⑤多次重复步骤④;⑥利用实验中得到的数据作出v -Δt 图,如图(c)所示.完成下列填空:(1)用a 表示滑块下滑的加速度大小,用v A 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则v -与v A 、a 和Δt 的关系式为v -=________.(2)由图(c)可求得,v A =________cm/s,a =________cm/s 2.(结果保留3位有效数字)22.【答案】 (1)v A +a 2Δt (2)52.1 16.3【解析】 (1)挡光片完全经过光电门时的速度v =v A +a Δt ,又因为v =v A +v 2,解得v =v A+12a Δt . (2)根据图像可知v A =52.1 cm/s,求得a =16.3 cm/s 2.【2017·全国卷Ⅰ】 25.真空中存在电场强度大小为E 1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v 0.在油滴处于位置A 时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变.持续一段时间t 1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B 点.重力加速度大小为g .(1)求油滴运动到B 点时的速度;(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t 1和v 0应满足的条件.已知不存在电场时,油滴以初速度v 0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B 、A 两点间距离的两倍.25.【答案】 (1)v 0-2gt 1 (2)略【解析】 (1)设油滴质量和电荷量分别为m 和q ,油滴速度方向向上为正.油滴在电场强度大小为E 1的匀强电场中做匀速直线运动,故匀强电场方向向上.在t =0时,电场强度突然从E 1增加至E 2时,油滴做竖直向上的匀加速运动,加速度方向向上,大小a 1满足qE 2-mg =ma 1 ①油滴在时刻t 1的速度为v 1=v 0+a 1t 1 ②电场强度在时刻t 1突然反向,油滴做匀变速运动,加速度方向向下,大小a 2满足qE 2+mg =ma 2 ③油滴在时刻t 2=2t 1的速度为v 2=v 1-a 2t 1 ④由①②③④式得v 2=v 0-2gt 1 ⑤(2)由题意,在t =0时刻前有qE 1=mg ⑥油滴从t =0到时刻t 1的位移为s 1=v 0t 1+12a 1t 21⑦ 油滴在从时刻t 1到时刻t 2=2t 1的时间间隔内的位移为s 2=v 1t 1-12a 2t 21⑧ 由题给条件有v 20=2g (2h ) ⑨式中h 是B 、A 两点之间的距离.若B 点在A 点之上,依题意有s 1+s 2=h ○10 由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得E 2=⎣⎡⎦⎤2-2v 0gt 1+14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑪ 为使E 2>E 1,应有2-2v 0gt 1+14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑫ 即当0<t 1<⎝⎛⎭⎫1-32v 0g⑬ 或t 1>⎝⎛⎭⎫1+32v 0g⑭ 才是可能的;条件⑬式和⑭式分别对应于v 2>0和v 2<0两种情形.若B 点在A 点之下,依题意有s 1+s 2=-h ⑮由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得E 2=⎣⎡⎦⎤2-2v 0gt 1-14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑯ 为使E 2>E 1,应有2-2v 0gt 1-14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑰ 即t 1>⎝⎛⎭⎫52+1v 0g⑱ 另一解为负,不合题意,已舍去.【2017·全国卷Ⅱ】 24.为提高冰球运动员的加速能力,教练员在冰面上与起跑线相距s 0和s 1(s 1<s 0)处分别设置一个挡板和一面小旗,如图所示.训练时,让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员将冰球以初速度v 0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板;冰球被击出的同时,运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗.训练要求当冰球到达挡板时,运动员至少到达小旗处.假定运动员在滑行过程中做匀加速运动,冰球到达挡板时的速度为v 1.重力加速度大小为g .求:图1(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数;(2)满足训练要求的运动员的最小加速度.24.【答案】 (1)v 20-v 212gs 0 (2)s 1(v 1+v 0)22s 20【解析】 (1)设冰球的质量为m ,冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ,由动能定理得-μmgs 0=12m v 21-12m v 20 ① 解得μ=v 20-v 212gs 0② (2)冰球到达挡板时,满足训练要求的运动员中,刚好到达小旗处的运动员的加速度最小.设这种情况下,冰球和运动员的加速度大小分别为a 1和a 2,所用的时间为t .由运动学公式得v 20-v 21=2a 1s 0 ③v 0-v 1=a 1t ④s 1=12a 2t 2 ⑤ 联立③④⑤式得a 2=s 1(v 1+v 0)22s 20⑥ 【2017·全国卷Ⅲ】 25.如图,两个滑块A 和B 的质量分别为m A =1 kg 和m B =5 kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m =4 kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1.某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v 0=3 m/s.A 、B 相遇时,A 与木板恰好相对静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g =10 m/s 2.求:图1(1)B与木板相对静止时,木板的速度;(2)A、B开始运动时,两者之间的距离.25.【答案】(1)1 m/s(2)1.9 m【解析】(1)滑块A和B在木板上滑动时,木板也在地面上滑动.设A、B所受木板的摩擦力和木板所受地面的摩擦力大小分别为f1、f2和f3,A和B相对于地面的加速度大小分别为a A和a B,木板相对于地面的加速度大小为a1.在滑块B与木板达到共同速度前有f1=μ1m A g①f2=μ1m B g②f3=μ2(m+m A+m B)g③由牛顿第二定律得f1=m A a A④f2=m B a B⑤f2-f1-f3=ma1⑥设在t1时刻,B与木板达到共同速度,其大小为v1.由运动学公式有v1=v0-a B t1⑦v1=a1t1⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知数据得v1=1 m/s⑨(2)在t1时间间隔内,B相对于地面移动的距离为s B=v0t1-12a B t21⑩设在B与木板达到共同速度v1后,木板的加速度大小为a2.对于B与木板组成的体系,由牛顿第二定律有f1+f3=(m B+m)a2⑪由①②④⑤式知,a A=a B;再由⑦⑧式知,B与木板达到共同速度时,A的速度大小也为v1,但运动方向与木板相反.由题意知,A和B相遇时,A与木板的速度相同,设其大小为v2.设A 的速度大小从v1变到v2所用的时间为t2,则由运动学公式,对木板有v2=v1-a2t2⑫对A有v2=-v1+a A t2⑬在t2时间间隔内,B(以及木板)相对地面移动的距离为s1=v1t2-12a2t22⑭在(t1+t2)时间间隔内,A相对地面移动的距离为s A=v0(t1+t2)-12a A(t1+t2)2⑮A和B相遇时,A与木板的速度也恰好相同.因此A和B开始运动时,两者之间的距离为s0=s A+s1+s B⑯联立以上各式,并代入数据得s0=1.9 m⑰(也可用如图的速度—时间图线求解)2016年【2016·上海卷】物体做匀加速直线运动,相继经过两段距离为16 m的路程,第一段用时4 s,第二段用时2 s,则物体的加速度是A.B.C.D.【答案】B【2016·全国新课标Ⅲ卷】一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动,在时间间隔t内位移为s,动能变为原来的9倍。