内容正文:
专题一 直线运动
1.(2024·辽宁卷)2024年5月3日,长征五号遥八运载火箭托举嫦娥六号探测器进入地月转移轨道,火箭升空过程中,以下描述其状态的物理量属于矢量的是( C )
A.质量 B.速率
C.动量 D.动能
解析:质量、速率和动能都是标量,动量p=mv,质量m是标量,速度v是矢量,故动量p是矢量,C正确.
2.(2020·浙江1月选考,3)如图所示,新中国成立70周年阅兵仪式上,国产武装直升机编队排列并保持“70”字样从天安门上空整齐飞过.甲、乙分别是编队中的两架直升机,则( D )
A.以甲为参考系,乙是运动的
B.以乙为参考系,甲是运动的
C.以甲为参考系,坐在观众席上的观众都是静止的
D.以乙为参考系,“70”字样编队中所有直升机都是静止的
3.(2024·湖南卷)如图,光滑水平面内建立直角坐标系xOy.A、B两小球同时从O点出发,A球速度大小为v1、方向沿x轴正方向,B球速度大小为v2=2 m/s、方向与x轴正方向夹角为θ.坐标系第一象限中有一个挡板L,与x轴夹角为α.B球与挡板L发生碰撞,碰后B球速度大小变为1 m/s,碰撞前后B球的速度方向与挡板L法线的夹角相同,且分别位于法线两侧.不计碰撞时间和空气阻力,若A、B两小球能相遇,下列说法正确的是( AC )
A.若θ=15°,则v1的最大值为m/s,且α=15°
B.若θ=15°,则v1的最大值为m/s,且α=0°
C.若θ=30°,则v1的最大值为m/s,且α=0°
D.若θ=30°,则v1的最大值为m/s,且α=15°
解析:B球和A球运动路径如图所示,C点为B球与挡板L的碰撞点,设OC段运动时间为t1、CD段运动时间为t2,两球在B处相遇.则有OC=v2t1,CD=v2t2,OD=v1(t1+t2),又有β=90°-α-θ、γ=θ+2α.由正弦定理有===,可得v1=.当θ=15°、α=15°时,γ=45°、β=60°,上述表达式有v1==m/s,A正确;当θ=15°、α=0°时,γ=15°、β=75°,上述表达式有v1==m/s,B错误;当θ=30°、α=0°时,γ=30°、β=60°,上述表达式有v1==m/s,C正确;当θ=30°、α=15°时,γ=60°、β=45°,上述表达式有v1==(8-4) m/s,D错误.
4.(2024·新课标卷)一质点做直线运动,下列描述其位移x或速度v随时间t变化的图像中,可能正确的是( C )
解析:单个物体做直线运动的位移、速度和时刻应该是一一对应的关系,不可能一个时刻同时对应两个位移或速度(即不会出现时间倒流),C正确.
5.(2022·广东卷)如图是滑雪道的示意图.可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下,经过水平NP段后飞入空中,在Q点落地.不计运动员经过N点的机械能损失,不计摩擦力和空气阻力.下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是( C )
6.(多选)甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其v t图像如图所示.已知两车在t=3 s时并排行驶,则( BD )
A.在t=1 s时,甲车在乙车后
B.在t=0时,甲车在乙车前7.5 m
C.两车另一次并排行驶的时刻是t=2 s
D.甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40 m
7.(2023·福建卷)甲、乙两辆完全相同的小车均由静止沿同一方向出发做直线运动.以出发时刻为计时零点,甲车的速度—时间图像如图(a)所示,乙车所受合外力—时间图像如图(b)所示.则( BC )
图(a)
图(b)
A.0~2 s内,甲车的加速度大小逐渐增大
B.乙车在t=2 s和t=6 s时的速度相同
C.2~6 s内,甲、乙两车的位移不同
D.t=8 s时,甲、乙两车的动能不同
解析:由题知甲车的速度—时间图像如图(a)所示,则根据图(a)可知0~2 s内,甲车做匀加速直线运动,加速度大小不变,故A错误;
由题知乙车所受合外力—时间图像如图(b)所示,则乙车在0~2 s内根据动量定理有
I2=mv2,
I2=S0~2=2 N·s
乙车在0~6 s内根据动量定理有I6=mv6,
I6=S0~6=2 N·s
则可知乙车在t=2 s和t=6 s时的速度相同,故B正确;
根据图(a)可知,2~6 s内甲车的位移为0;根据图(b)可知,2~6 s内乙车一直向正方向运动,则2~6 s内,甲、乙两车的位移不同,故C正确;
根据图(a)可知,t=8 s时甲车的速度为0,则t=8 s时,甲车的动能为0;乙车在0~8 s内根据动量定理有I8=mv8,I8=S0~8=0
可知t=8 s时乙车的速度为0,则t=8 s时,乙车的动能为0,故D错误.
故选BC.
8.(2023·全国甲卷)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系.让小车左端和纸带相连.右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连.钩码下落,带动小车运动,打点计时器打出纸带.某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示.
(1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s.以打出A点时小车位置为初始位置,将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中,小车发生应位移所用时间和平均速度分别为Δt和,表中ΔxAD=__24.00__ cm,AD=__80__ cm/s.
位移区间
AB
AC
AD
AE
AF
Δx(cm)
6.60
14.60
ΔxAD
34.90
47.30
(cm/s)
66.0
73.0
AD
87.3
94.6
(2)根据表中数据得到小车平均速度随时间Δt的变化关系,如图(c)所示.图中补全实验点________.
(3)从实验结果可知,小车运动的-Δt图线可视为一条直线,此直线用方程=kΔt+b表示,其中k=__70.0__cm/s2,b=__59.0__cm/s.(结果均保留3位有效数字)
(4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动,得到打出A点时小车速度大小vA=__b__,小车的加速度大小a=__2k__.(结果用字母k、b表示)
解析:(1)根据纸带的数据可得ΔxAD=xAB+xBC+xCD=6.60 cm+8.00 cm+9.40 cm=24.00 cm
平均速度vAD==80 cm/s.
(2)根据第(1)小题结果补充表格和补全实验点图像得
(3)从实验结果可知,小车运动的-Δt图线可视为一条直线,图像为
此直线用方程=kΔt+b表示,由图像可知其中
k= cm/s2=70.0 cm/s2,
b=59.0 cm/s.
(4)小球做匀变速直线运动,由位移公式
x=v0t+at2,整理得=v0+at
即=vA+at.
故根据图像斜率和截距可得vA=b,a=2k.
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