(1)直线运动——2025高考物理一轮复习易混易错专项复习
一、易错点分析
1.注意:速度与加速度的关系
(1)速度的大小与加速度的大小没有必然联系。
(2)速度的变化量与加速度没有必然的联系,速度变化量的大小由加速度和速度变化的时间决定。
(3)速度增大或减小是由速度与加速度的方向关系决定的。
2.注意:匀变速直线运动推论的应用
(1)推论中均为比例式,不是等式,所以各阶段实际数值为比例式的整数倍。
(2)推论均适用于初速度为0的匀加速直线运动
3.注意:实际问题的运动学问题
(1)刹车类:指匀减速到速度为零后即停止运动,加速度a突然消失,求解
时要注意确定其实际运动时间。
(2)双向可逆类:如沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速
下滑,全过程加速度大小、方向均不变,故求解时可对全过程列式,但必须注意x、v、a等矢量的正负号及物理意义。
(3)多过程问题:如一个物体的运动包含几个阶段,就要分段分析、各段交接处
的速度是连接各段的纽带,应注意各段的运动性质。试题往往还渗透临界与极值问题。
4.追及相遇问题的解法
(1)情景分析:抓住“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键,认真审题,
挖掘题目中的隐含条件,建立一幅物体运动关系的情景图。
(2)函数判断:设相遇时间为t,根据条件列方程,得到关于位移x与时间t的
函数关系,由此判断两物体追及或相遇情况。
(3)图像分析:将两个物体运动的速度—时间关系或位移—时间关系画在同
一图像中,然后利用图像分析求解相关问题。
二、易错训练
1.A、B是一条平直公路上的两块路牌,一辆汽车由右向左经过B路牌时,一只小鸟恰好自A向B飞去,小鸟飞到汽车正上方立即折返,以原速率飞回A,过一段时间后,汽车也行驶到A.它们的位置与时间的关系如图所示,图中,由图可知( )
A.小鸟的速率是汽车的2倍
B.小鸟飞行的路程是汽车的3倍
C.相遇时小鸟与汽车的位移大小之比是3:1
D.小鸟和汽车在时间内位移相等
2.如图所示,甲、乙两人同时从A点出发,沿直线向右匀速运动,速度大小分别为、,当甲到达B点后经过时间t,乙才到达B点,则A、B两点间的距离为( )
A. B. C. D.
3.甲、乙两车自同一地点同时同向出发做直线运动,甲车做初速度为零的匀加速直线运动,乙车做匀减速直线运动直至停止。两车运动过程中的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲车运动的加速度大小为
B.乙车运动的加速度大小为
C.从开始至乙车停止,两车最大间距为18m
D.从开始至乙车停止,两车最大间距为6m
4.如图甲所示,一质量为的汽车(可视为质点),正以10m/s的速度在水平路段AB上向右匀速运动,时汽车驶入较粗糙水平路段BC,汽车发动机的输出功率保持20kW不变,汽车在时离开BC路段。通过ABC路段的图像如图乙所示(时曲线的切线方向与t轴平行)。假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小。下列说法正确的是( )
A.汽车在AB和BC路段上所受阻力大小比为1:4
B.汽车进入BC路段做加速度增大的减速运动
C.汽车刚好开过B点时加速度的大小为
D.BC路段的长度为68.75m
5.图甲所示的冰车是深受北方儿童喜爱的娱乐用具。冬天在空旷的水平冰面上,一儿童坐在冰车上从静止开始,连续三次“点冰”后达到最大速度,之后沿直线减速滑行停下。某同学用图像描述了上述运动过程,如图乙所示。若每次“点冰”,冰车获得的加速度相同;运动过程中空气阻力不计,冰车与冰面间的动摩擦因数不变,则( )
A.儿童三次“点冰”共加速了
B.儿童“点冰”时,冰车加速度大小为
C.经三次“点冰”,冰车获得的最大速度为
D.冰车做匀减速运动的加速度大小为
6.小明和小华在置于水平面的象棋盘上玩弹射游戏。如图所示,小明、小华分别在A、D处给“卒”和“车”象棋不同的初速度使之向前运动,“卒”象棋停在C处,“车”象棋停在E处。已知两象棋与棋盘的动摩擦因数相等,两象棋均可视为质点,A、B、C处于同一直线,,。下列说法正确的是( )
A.“卒”象棋的初速度是“车”象棋的初速度的2倍
B.“卒”象棋经过B处时的速度小于“车”象棋的初速度
C.“卒”象棋从A处运动到C处的平均速度等于“车”象棋的初速度
D.“卒”象棋从A处运动到C处的时间是“车”象棋从D处运动到E处的时间的倍
7.如图,运动员先后将甲、乙两冰壶以相同的初速度从A点沿直线AO推离。若甲以加速度做匀减速运动后停在O点;乙先以加速度做匀减速运动,到达某位置,运动员开始刷冰面减小动摩擦因数,乙以加速度继续做匀减速运动并停在O点,则( )
A. B. C. D.
8.如图所示,OC段是滑雪赛道的直线段,一滑雪运动员从赛道的O点从静止开始在OC段匀加速滑下,已知运动员滑到A点时速度,,AB段滑行的时间为2s。则下列说法中正确的是( )
A.运动员的加速度大小是 B.运动员的加速度大小是
C.AB段长度为3m D.AB段长度为6m
9.甲、乙两个物体沿同一直线运动,甲做匀速运动,乙做初速度为零的匀加速运动,它们位置x随时间t的变化如图所示,当时,甲、乙相距最远,AB是乙的图线与t轴交点的切线。则( )
A.甲、乙相距最远距离是18m B.乙的加速度大小是
C.在时,甲、乙相遇 D.
10.在离地面高处,以的速度同时竖直向上与竖直向下抛出甲、乙两小球,不计空气阻力,小球落地后就不再弹起,重力加速度g取,下列说法正确的是( )
A.两小球落地时的速度相等 B.两小球落地的时间差为3s
C.甲球离地最高20m D.时,两小球相距20m
11.气球下挂一重物,由静止开始自地面匀加速上升,当到达离地面高度处时,其速度为,此时悬挂重物的绳子突然断裂,空气阻力不计,g取。求:
(1)重物离地的最大距离;
(2)重物落地时的速度多大;
(3)重物自离开地面经多长时间再次落到地面。
12.城市进入高楼时代后,高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。图为一则安全警示广告,非常形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性。小明用下面的实例来检验广告词的科学性:他建立了如图所示的模型,一个质量为的鸡蛋从15楼的窗户(距地面高度h约为45m)自由落下,与地面撞击时鸡蛋的竖直高度为,认为鸡蛋底端落地后,鸡蛋顶端的运动是匀减速运动,并且顶端运动到地面时恰好静止,以鸡蛋的底端、顶端落地的时间间隔作为鸡蛋与地面的撞击时间,不计空气阻力。
(1)求鸡蛋落地前瞬间的速度大小v;
(2)忽略鸡蛋的重力,试估算从15楼的窗户落下,鸡蛋撞击地面过程中对地面的平均冲击力大小F;
(3)根据(2)的计算结果分析,为什么不允许高空拋物。
答案以及解析
1.答案:C
解析:设A、B之间的距离为L,小鸟的速率为,汽车的速率为,小鸟从出发到与汽车相遇的时间与小鸟返回的时间相同,则它们相向运动的时间为,则在小鸟和汽车相向运动的过程中有,对于汽车有,又,联立可得,可知小鸟与汽车速度大小之比为3:1,故A错误;根据可知从出发到相遇这段时间内,小鸟与汽车通过的位移大小之比等于速率之比,即为3:1,故C正确;汽车通过的路程为,小鸟通过的总路程为,可知小鸟与汽车通过的总路程之比为3:2,即小鸟飞行的总路程是汽车的1.5倍,故B错误;小鸟最终回到出发点,故小鸟的位移为零,而汽车的位移不为零,故D错误.
2.答案:A
解析:本题考查直线运动,目的是考查学生的理解能力。设A、B两点间的距离为L,依题意有,解得,选项A正确。
3.答案:C
解析:AB.根据图像可知,当时,乙车的速度为6m/s,即乙车的初速度为;对甲车有
对乙车有
当速度相等时,,联立可得
当甲车的速度为,乙车的速度末时,两车通过相同的位移均为;对甲车有
对乙车有
联立解得
则有
故AB错误;
CD.当两车速度相等时,即
代入数据解得
此时两车的间距为
而当乙车停止运动时,所用的时间为
此时两车间距为
从开始至乙车停止,两车最大间距为18m,故C正确,D错误。
故选C。
4.答案:D
解析:汽车在路段做匀速直线运动,根据平衡条件,有,
汽车在路段末加速度为零,,
故阻力大小比为,选项A错误;
汽车进入路段,阻力突然增大,牵引力不变,速度减小,加速度减小,故做加速度减小的减速运动,选项B错误;
,
刚好开过B点时汽车的牵引力仍为,
根据牛顿第二定律,有,解得,选项C错误;
对于汽车在路段运动,
由动能定理得,解得,选项D正确。
5.答案:B
解析:A.由题图可知儿童三次“点冰”共加速了,A错误;
C.依题意,根据图像,可知小孩在这一过程中,做匀减速直线运动,根据有
求得
C错误;
D.在内,由可知,冰车做匀减速运动的加速度大小为
D错误;
B.根据图像可知,在内,小孩加速的时间为,减速时间为,设小孩“点冰”时“冰爬犁”加速度的大小为,“冰爬犁”减速时的加速度大小为,则有
由于
可求得
B正确。
故选B。
6.答案:D
解析:A.两象棋与棋盘的动摩擦因数相等,可知两象棋做匀减速运动的加速度a大小相等,设“卒”象棋的初速度为,“车”象棋的初速度为,则有
,
又
联立可得
故A错误;
B.设“卒”象棋经过B处时的速度为,则有
又
联立可得
即“卒”象棋经过B处时的速度等于“车”象棋的初速度,故B错误;
C.“卒”象棋从A处运动到C处的平均速度为
可知“卒”象棋从A处运动到C处的平均速度小于“车”象棋的初速度,故C错误;
D.“卒”象棋从A处运动到C处的时间为
“车”象棋从D处运动到E处的时间为
则有
故D正确。
故选D。
7.答案:ACD
解析:设,甲、乙两冰壶的初速度为,乙先以加速度做匀减速运动的位移为,此时的速度是v,由匀变速直线运动的速度位移关系公式,对甲冰壶可得
对乙冰壶可得
联立可得
整理可得
由题意可知,乙冰壶在位移的摩擦力大于在位移的摩擦力,由牛顿第二定律可知,可得,又有
对上式可知,若,则有,现有,推理可知。
故选ACD。
8.答案:AD
解析:AB.OA段,根据速度位移关系
代入数据解得
故A正确,B错误;
CD.根据位移时间关系
代入数据解得
故D正确,C错误。
故选AD。
9.答案:AC
解析:A项,根据图像分析,由代入乙的数据可知乙的加速度,则根据追击问题的分析,当时两者之间的距离达到最远,所以可知时两者速度相同,所以,此时可知,则此时两者相距18m,故A项正确。
B项,根据A项分析,B项错误。
C项,根据两者的位移关系列出方程,可以得出,故C项正确。
D项,根据C项求出的结果代入数据可得,故D项错误。
综上所述,本题正确答案为AC。
10.答案:AC
解析:A.甲、乙两小球抛出时速率相等,处于同一位置,机械能相等,由于不计空气阻力,所以两球运动过程中机械能都守恒,则落地时机械能也相等,落地时的速度必定相等,故A正确;
B.落地时,对于甲球,取竖直向上为正方向,有
解得
对于乙球,有
解得
所以两小球落地的时间差为
,故B错误;
C.甲球离地的最大高度为
故C正确;
D.时,甲球的位移为
即甲球回到抛出点,而乙球已落地并不再弹起,所以此时两小球相距15m,故D错误。
故选:AC。
11.答案:(1);(2);(3)
解析:(1)绳子断裂后重物向上做匀减速直线运动直到速度为0,设此过程运动的距离为,则有
解得
重物离地的最大距离为
(2)根据自由落体运动特点知,落地时的速度大小为
(3)设匀加速上升过程的幼加速度大小为a,则有
解得
则匀加速上升过程的时间为
设向上为正方向,设自绳子断裂经时间落回到地面,根据
可得
解得
可知重物自离开地面再次落到地面用时
12.答案:(1)30m/s;(2)375.5N;(3)见详解
解析:(1)不计空气阻力,鸡蛋落地前做自由落体运动,根据速度位移公式
解得鸡蛋落地前瞬间的速度大小
(2)鸡蛋底端落地后,鸡蛋顶端的运动是匀减速运动,并且顶端运动到地面时恰好静止,根据运动学公式
解得
规定竖直向上为正,由动量定理有
可得鸡蛋撞击地面过程中地面对鸡蛋的平均冲击力大小
根据牛顿第三定律,可得鸡蛋撞击地面过程中对地面的平均冲击力大小
(3)根据(2)的计算结果分析可知,一个小小的鸡蛋从15楼的窗户可产生375.5N这么大的作用力,换成更重的物体或从更高的楼层抛物,冲击力会更大,所以不允许高空抛物。