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学生用书第7页
第二讲 力与直线运动
1.(多选)(2021·广东高考)赛龙舟是端午节的传统活动。下列v t和st图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程,其中能反映龙舟甲与其他龙舟在途中出现船头并齐的有( )
BD [A是速度—时间图像,由图可知,甲的速度一直大于乙的速度,所以中途不可能出现甲、乙船头并齐,故A错误;B是速度—时间图像,由图可知,开始丙的速度大,后来甲的速度大,在速度—时间图像中,图线与横轴围成的面积表示位移,由图可以判断在中途甲、丙位移会相同,所以在中途甲、丙船头会并齐,故B正确;C是位移—时间图像,由图可知,丁一直运动在甲的前面,所以中途不可能出现甲、丁船头并齐,故C错误;D是位移—时间图像,交点表示相遇,所以甲、戊在中途船头会齐,故D正确。]
2.(2022·河北高考)科学训练可以提升运动成绩,某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中,速度v与时间t的关系图像如图所示。由图像可知( )
A. 0~t1时间内,训练后运动员的平均加速度大
B.0~t2时间内,训练前、后运动员跑过的距离相等
C.t2~t3时间内,训练后运动员的平均速度小
D.t3时刻后,运动员训练前做减速运动,训练后做加速运动
D [根据v t图像的斜率表示加速度,由题图可知0~t1时间内,训练后运动员的平均加速度比训练前的小,故A错误;根据v t图像围成的面积表示位移,由题图可知0~t2时间内,训练前运动员跑过的距离比训练后的大,故B错误;根据v t图像围成的面积表示位移,由题图可知t2~t3时间内,训练后运动员的位移比训练前的位移大,根据平均速度等于位移与时间的比值,可知训练后运动员的平均速度大,故C错误;根据v t图像可直接判断知,t3时刻后,运动员训练前速度减小,做减速运动;运动员训练后速度增加,做加速运动,故D正确。]
3.(2022·湖北高考T6)我国高铁技术全球领先,乘高铁极大节省了出行时间。假设两火车站W和G间的铁路里程为1 080 km,W和G之间还均匀分布了4个车站。列车从W站始发,经停4站后到达终点站G。设普通列车的最高速度为108 km/h,高铁列车的最高速度为324 km/h。若普通列车和高铁列车在进站和出站过程中,加速度大小均为0.5 m/s2,其余行驶时间内保持各自的最高速度匀速运动,两种列车在每个车站停车时间相同,则从W到G乘高铁列车出行比乘普通列车节省的时间为( )
A.6小时25分钟 B.6小时30分钟
C.6小时35分钟 D.6小时40分钟
B [由于中间4个站均匀分布,因此节省的时间相当于在任意相邻两站间节省的时间的5倍,相邻两站间的距离x= m=2.16×105 m,普通列车加速时间t1== s=60 s,加速过程的位移x1=at12=×0.5×602 m=900 m,匀速运动的时间t2== s=7 140 s,高铁列车加速时间t1′== s=180 s,加速过程的位移x1′=at1′2=×0.5×1802 m=8 100 m,匀速运动的时间t2′== s=2 220 s,相邻两站间节省的时间Δt=(t2+2t1)-(t2′+2t1′)=4 680 s,因此总的节省时间Δt总=5Δt=4 680×5 s=23 400 s=6小时30分,故B正确。]
4.(2021·辽宁卷)机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示,以恒定速率v1=0.6 m/s运行的传送带与水平面间的夹角α=37°,转轴间距L=3.95 m。工作人员沿传送方向以速度v2=1.6 m/s从传送带顶端推下一件小包裹(可视为质点)。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a;
(2)小包裹通过传送带所需的时间t。
解析: (1)小包裹的速度v2大于传动带的速度v1,所以小包裹受到传送带的摩擦力沿传送带向上,根据牛顿第二定律可知
μmg cos α-mg sin α=ma
解得a=0.4 m/s2。
(2)根据(1)可知小包裹开始阶段在传动带上做匀减速直线运动,用时t1==2.5 s
在传动带上滑动的距离为
x1=t1=2.75 m
因为小包裹所受滑动摩擦力大于重力沿传送带方向上的分力,即μmg cos α>mg sin α
所以小包裹与传送带共速后做匀速直线运动至传送带底端,匀速运动的时间为t2==2 s
所以小包裹通过传送带的时间为t=t1+t2=4.5 s。
答案: (1)0.4 m/s2 (2)4.5 s
5.(多选)(2021·全国乙卷)水平地面上有一质量为m1的长木板,木板的左端上有一质量为m2的物块,如图