高考物理必備專題18之01 直線運動中的新情景問題（解析版）

專題01直線運動從近年各地的高考試卷看，物理試題往往創(chuàng)設(shè)真實問題情境，設(shè)計與生產(chǎn)實踐、體育運動、科技前沿等方面緊密聯(lián)系的實際情境，考查學(xué)生靈活運用所學(xué)物理知識分析解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，引導(dǎo)學(xué)生注重學(xué)以致用，在真實問題的解決中促進物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達成。直線運動的知識多與體育運動、交通和生活實際相聯(lián)系來考查學(xué)生對描述物運動概念的理解和規(guī)律的應(yīng)用。1.（2022·浙江高考試題1月卷·T2）下列說法正確的是（）A.研究甲圖中排球運動員扣球動作時，排球可以看成質(zhì)點B.研究乙圖中乒乓球運動員的發(fā)球技術(shù)時，乒乓球不能看成質(zhì)點C.研究丙圖中羽毛球運動員回擊羽毛球動作時，羽毛球大小可以忽略D.研究丁圖中體操運動員的平衡木動作時，運動員身體各部分的速度可視為相同【答案】B【解析】研究甲圖中排球運動員扣球動作時，排球形狀和大小不能忽略，故不可以看成質(zhì)點，故A錯誤；研究乙圖中乒乓球運動員的發(fā)球技術(shù)時，要考慮乒乓球的大小和形狀，則乒乓球不能看成質(zhì)點，故B正確；研究丙圖中羽毛球運動員回擊羽毛球動作時，羽毛球大小不可以忽略，故C錯誤；研究丁圖中體操運動員的平衡木動作時，運動員身體各部分有轉(zhuǎn)動和平動，各部分的速度不可以視為相同，故D錯2.（2022·廣東·華南師大附中三模）小李打算從華景里路口走路到華南師大正門，她通過高德地圖導(dǎo)航得到如下圖所示的信息。若她按照高德地圖提供的方案出行，則（）A．“推薦方案”與“方案二”的平均速度相同B．推薦方案的位移較小C．“方案二”的平均速度約為4.29km/hD．小李運動過程中的加速度不可能一直為0【答案】D【解析】AB．因初末位置相同，則“推薦方案”與“方案二”的位移相同，但是時間不同，則平均速度不相同，選項AB錯誤；C．“方案二”的路程為2.5km，時間為35min，則平均速率約為不是平均速度，選項C錯誤；D．小李運動過程中不可能一直做勻速直線運動，即他的加速度不可能一直為0，選項D正確。故選D。3.（2022屆云南省昆明市第一中學(xué)高三（下）第七次高考仿真模擬理科綜合物理試題）冰壺（Curling）,又稱冰上溜石、擲冰壺,是以隊為單位在冰上進行的一種投擲性競賽項目，被大家喻為冰上的“國際象棋”，為冬奧會比賽項目,它考驗參賽者的體能與腦力，展現(xiàn)動靜之美、取舍之智慧。在某次比賽中,冰壺投出后做勻減速直線運動，經(jīng)過20s停止，已知倒數(shù)第3s內(nèi)的位移大小為1.0m，下列說法中正確的是（）A.冰壺的加速度大小為0.3m/s2 B.冰壺的加速度大小為0.4m/s2C.冰壺第1s末的速度大小為5.7m/s D.冰壺第1s內(nèi)的位移大小為7.8m【答案】BD【解析】【詳解】AB．整個過程的逆過程是初速度為0的勻加速直線運動，倒數(shù)第3s內(nèi)的位移大小為1.0m，則代入數(shù)據(jù)得a=0.4m/s2故A錯誤，B正確；CD．由速度公式可知初速度為v0=at0=0.4×20m/s=8m/s所以在1s末的速度為v1=v0-at1=8m/s-0.4×1m/s=7.6m/s而第1s內(nèi)的位移故C錯誤，D正確。故選BD。4.（2022·浙江省衢州市模擬）北京冬奧會速滑館內(nèi)裝有歷經(jīng)5年發(fā)明的高科技“獵豹”高速攝像機，讓犯規(guī)無處遁形。某次速度滑冰比賽中，攝像機和運動員的水平位移x隨時間t變化的圖像分別如圖所示，下列說法中正確的是（）A．?dāng)z像機做直線運動，運動員做曲線運動B．時間內(nèi)攝像機在前，時間內(nèi)運動員在前C．時間內(nèi)攝像機與運動員的平均速度相同D．時間內(nèi)任一時刻攝像機的速度都大于運動員的速度【答案】C【解析】A．?dāng)z像機做直線運動，運動員也做直線運動。A錯誤；B．時間內(nèi)攝像機在前，時間內(nèi)攝像機也在前。B錯誤；C．時間內(nèi)攝像機與運動員的位移相同，根據(jù)平均速度相同。C正確；D．x-t圖像的斜率表示速度，時間內(nèi)并不是任一時刻攝像機的速度都大于運動員的速度。D錯誤。5、（多選）（2022·廣西·南寧二中模擬預(yù)測）“水火箭”是一項深受學(xué)生喜歡的科技活動，某學(xué)習(xí)小組利用飲料瓶制作的水火箭如圖甲所示，其發(fā)射原理是通過打氣使瓶內(nèi)空氣壓力增大，當(dāng)瓶口與橡皮塞脫離時，瓶內(nèi)水向后噴出，水火箭獲得推力向上射出。圖乙是某次豎直發(fā)射時測繪的水火箭速度v與時間t的圖像，其中時刻為“水火箭”起飛時刻，段是斜率絕對值為g的直線，忽略空氣阻力。關(guān)于“水火箭”的運動，下列說法正確的是（）A．在時刻中，時刻加速度最大B．“水火箭”在時刻達到最高點C．在時刻失去推力D．時間內(nèi)“水火箭”做自由落體運動【答案】AC【解析】A．v-t圖像的斜率表示加速度，由圖可知，在時刻斜率最大，則加速度最大，故A正確；B．“水火箭”運動過程速度一直是正的，運動方向始終沒有改變，時刻后仍在上升，故B錯誤；C．DE段是斜率絕對值為g的直線，說明t3時刻以后“水火箭”的加速度大小為g，由牛頓第二定律可知，“水火箭”所受合力等于重力，“水火箭”在時刻失去推力，故C正確；D．時間內(nèi)“水火箭”的速度方向是正的，加速度方向是負的，且加速度大小等于g，則“水火箭”做豎直上拋運動，故D錯誤。故選AC。6．（2022·海南?？凇つM預(yù)測）2021年7月28日，在東京奧運會男子雙人跳板決賽中，中國選手謝思埸、王宗源獲得冠軍。如圖1所示是他們踏板起跳的精彩瞬間，從離開跳板開始計時，跳水過程中運動員重心的v-t圖像如圖2所示，不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，則下列說法正確的是（）A．運動員在入水前做的是自由落體運動B．運動員在t=2s時已浮出水面C．運動員在水中的加速度逐漸增大D．運動員雙腳離開跳板后重心上升的高度為m【答案】D【解析】A．運動員離開跳板時有向上的初速度，在入水前做的不是自由落體運動，故A錯誤；B．運動員在t=2s時速度減為零，此時人處于水下的最深處，沒有浮出水面，故B錯誤；C．運動員向下減速，圖線的斜率逐漸減小，運動員在水中的加速度逐漸減小，故C錯誤；D．在運動員向上運動，由可知運動員雙腳離開跳板后上升的高度為m，故D正確。7．（2022·陜西·西鄉(xiāng)縣第一中學(xué)模擬預(yù)測）隨著新能源轎車的普及，人們對車輛乘坐的舒適性要求越來越高。加速度對時間的變化率物理學(xué)中稱之為“加加速度”，通常用符號“j”表示，如果j值過大，會形成沖擊力，影響乘客乘坐的舒適性。對汽車來說，人體可以承受的j值通常在之間。如圖為某國產(chǎn)新能源轎車，測得其啟動后a與時間t的變化關(guān)系為，則（）A．國際單位制中“加加速度”的單位應(yīng)是m/s-2B．j為0的運動一定是勻速直線運動C．該汽車啟動后做勻變速直線運動D．該汽車啟動后j的值大小為0.5【答案】D【解析】A．由題意，“加加速度”可表示為故國際單位制中“加加速度”的單位應(yīng)是m/s3，A錯誤；B．j為0代表加速度保持不變，物體的運動可能為勻變速運動，也可能為勻速直線運動，B錯誤；C．由a與時間t的變化關(guān)系可知，該汽車加速度隨時間均勻變化，故該汽車做的不是勻變速直線運動，C錯誤；D．由可知故該汽車啟動后j的值大小為0.5，D正確。故選D。8.（2022·廣東茂名·模擬預(yù)測）2021年7月31日，第二十屆全國大學(xué)生機器人大賽ROBOCON圓滿閉幕，本次大賽的主題項目為“投壺行觴”和“機器馬術(shù)”。如圖甲，在一次比賽中a、b兩機器人從同一起跑線沿同一方向做直線運動，它們的速度—時間圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是（）A．20s時，a、b兩機器人在運動方向上相距約500mB．40s時，a、b兩機器人速度相等，在運動方向上相距最遠，為400mC．60s時，b機器人在a機器人的前方，在運動方向上相距400mD．a(chǎn)、b加速時，b機器人的加速度大于a機器人的加速度【答案】AD【解析】A．根據(jù)圖像可知，t=20s時b車才出發(fā)，20s時兩者間距即為a在0~20s內(nèi)的位移；速度—時間圖像與坐標(biāo)軸圍成的“面積”表示位移，則故A正確；B．由圖像所圍面積可知：0~40s內(nèi)a比b多運動的位移為故B錯誤；C．a(chǎn)、b圖像所圍面積可知，60s時二者的位移之差等于20s時的位移差，由A選項分析可知，此時b機器人在a機器人的后方，在運動方向上相距500m，故C錯誤；D．速度—時間圖像圖線的斜率表示加速度，由圖像可知：a、b加速時，a圖線的斜率小于b圖線的斜率，說明b機器人的加速度大于a機器人的加速度，故D正確。故選AD。9．（2022·浙江省衢州市質(zhì)檢）如圖所示，音樂噴泉豎直向上噴出水流，噴出的水經(jīng)3s到達最高點，把最大高度分成三等份，水通過起始的第一等份用時為，通過最后一等份用時為?？諝庾枇Σ挥嫞瑒t滿足（）A． B． C． D．【答案】B【解析】根據(jù)初速度為零的勻變速直線運動規(guī)律，水通過連續(xù)相等位移所用時間之比將水的運動逆向看成自由落體運動，可知即故B正確，ACD錯誤。故選項B正確。10..(2022·重慶市秀山高級中學(xué)高三月考)觀察水龍頭，在水龍頭出水口處水的流量(單位時間內(nèi)通過任一橫截面的水的體積)穩(wěn)定時，發(fā)現(xiàn)水流不太大時，從水龍頭中連續(xù)流出的水會形成一水柱，現(xiàn)測得高為H的水柱上端橫截面積為S1，下端橫截面積為S2，重力加速度為g，以下說法正確的是()A．水柱上細下粗B．水柱上下均勻C．該水龍頭的流量是S1S2eq\r(\f(2gH,S\o\al(12)－S\o\al(22)))D．該水龍頭的流量是eq\r(\f(2gH,S\o\al(22)＋S\o\al(12)))【答案】C【解析】設(shè)水流在水柱上端處速度大小為v1，水流到水柱下端處的速度為v2，則有v22－v12＝2gH設(shè)極短時間為Δt，在水柱上端處流出的水的體積∶V1＝v1Δt·S1，水流水柱下端處的體積∶V2＝v2Δt·S2由題意知V1＝V2，即v1Δt·S1＝v2Δt·S2解得v1S1＝v2S2因為v1<v2，所以S1>S2，水柱上粗下細，故A、B錯誤；將上面的式子聯(lián)立可解得v1＝eq\r(\f(2gHS\o\al(22),S\o\al(12)－S\o\al(22)))，則該水龍頭的流量Q＝v1S1＝eq\r(\f(2gHS\o\al(22),S\o\al(12)－S\o\al(22)))S1＝S1S2eq\r(\f(2gH,S\o\al(12)－S\o\al(22)))，故C正確，D錯誤、11.（2022·廣東·中山市模擬）飛機若僅依靠自身噴氣式發(fā)動機推力起飛需要較長的跑道，某同學(xué)設(shè)計在航空母艦上安裝電磁彈射器以縮短飛機起飛距離。如圖所示，航空母艦的水平跑道總長為，其中電磁彈射區(qū)的長度為，若彈射裝置可以輔助飛機在彈射區(qū)做加速度為的勻加速直線運動，飛機離開電磁彈射區(qū)后在噴氣式發(fā)動機推力作用下做勻加速直線運動，飛機離艦起飛速度為。已知航空母艦始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，飛機可視為質(zhì)點，下列說法正確的是（）A．飛機在電磁彈射區(qū)運動的時間為B．飛機離開電磁彈射區(qū)時的速度大小為C．飛機離開電磁彈射區(qū)后的加速度大小D．飛機從開始起飛到離開跑道的總時間為【答案】D【解析】根據(jù)解得故A錯誤；飛機離開電磁彈射區(qū)時的速度大小為故B錯誤；飛機離開電磁彈射區(qū)后，根據(jù)速度位移關(guān)系有代入數(shù)據(jù)解得故C錯誤；飛機離開電磁彈射區(qū)后，加速時間飛機從開始起飛到離開跑道的總時間，故D正確。12.（2022江蘇南京二模）廣場噴泉是城市一道亮麗的風(fēng)景。如圖，噴口豎直向上噴水，已知噴管的直徑為D，水在噴口處的速度為v0.重力加速度為g，不考慮空氣阻力的影響，則在離噴口高度為H時的水柱直徑為（）A.D B. C. D.【答案】C【解析】設(shè)△t時間內(nèi)，從噴口噴出水的質(zhì)量為△m，則△m=ρ△V，在離噴口高度為H時，速度且解得故選項C正確。13.（2022·廣東中山市一中模擬）港珠澳大橋它是目前世界上最長的跨海大橋，為香港、澳門、珠海三地提供了一條快捷通道。圖a是港珠澳大橋中的一段，一輛小汽車在長度為L的平直橋面上提速，圖b是該車車速的平方v2與位移x的關(guān)系，已知小汽車（含司乘人員）總質(zhì)量為m以及圖中數(shù)據(jù)b1、b2、L，則（）A．小汽車的加速度為B．小汽車合外力為C．小汽車通過該平直橋面的時間為D．小汽車通過該平直橋面的動能增量為【答案】ACD【解析】由圖可知，小汽車的初速度為，末速度為，運動的位移為根據(jù)速度與位移的關(guān)系式解得，小汽車的加速度為故A正確；根據(jù)牛頓第二定律可得，小汽車合外力為故B錯誤；根據(jù)可得，小汽車通過該平直橋面的時間為故C正確；根據(jù)動能公式可知，小汽車通過該平直橋面的動能增量為故D正確。14．(2022·河北石家莊高三(下)一模)(多選)哈爾濱工業(yè)大學(xué)計算學(xué)部設(shè)計了一款能夠與人協(xié)作、共同完成冰壺比賽的機器人。當(dāng)機器人與冰壺之間的距離保持在8m之內(nèi)時，機器人可以實時追蹤冰壺的運動信息。如圖甲所示，在某次投擲練習(xí)中機器人夾取冰壺，由靜止開始做勻加速運動，之后釋放冰壺，二者均作勻減速直線運動，冰壺準(zhǔn)確命中目標(biāo)，二者在整個運動過程中的圖像如圖乙所示。此次投擲中，下列說法中正確的是()A．冰壺減速運動的加速度大小為B．9s末，冰壺的速度大小為5.75m/sC．7s末，冰壺、機器人二者間距為7mD．機器人能夠一直準(zhǔn)確獲取冰壺的運動信息【答案】AC【解析】A．根據(jù)加速度的定義可知，冰壺減速運動的加速度大小為，故加速度大小為，A正確；B．由速度時間公式可得，9s末，冰壺的速度大小為，B錯誤；C．由圖線可知，機器人的加速度為，故可得，7s末，冰壺的位移為，7s末，機器人的位移為，則7s末，冰壺、機器人二者間距為7m，C正確；D．由于機器人停止運動時，其位移為18m，而此時冰壺的位移為，可知，機器人不能一直準(zhǔn)確獲取冰壺的運動信息，D錯誤。故選AC。15．（2022·廣東·普寧市普師高級中學(xué)模擬預(yù)測）2021年4月13日的蘇州奧體中心，在近萬名現(xiàn)場球迷的加油聲中，中國女足戰(zhàn)勝韓國女足，拿到了東京奧運會的入場券。如圖所示，若運動員將足球以12m/s的速度踢出，足球沿草地做加速度大小為2m/s2的勻減速直線運動，踢出的同時運動員以恒定速度8m/s去追足球，則運動員追上足球所需時間為（）A．2s B．4s C．6s D．8s【答案】B【解析】設(shè)足球的初速度為v0，運動運的速度為v，經(jīng)時間t追上，滿足代入數(shù)據(jù)解得t=4s，此時足球的速度為還未停止運動，符合勻減速運動規(guī)律，故運動員追上足球所需時間為4s，故選項B正確。16.（2022·廣東深圳市第一次調(diào)研考試)揮桿套馬是我國蒙古族傳統(tǒng)體育項目，烈馬從騎手身邊奔馳而過時，騎手持6m長的套馬桿，由靜止開始催馬追趕，二者的v-t圖像如圖所示，則（）A.0~4s內(nèi)騎手靠近烈馬 B.6s時刻騎手剛好追上烈馬C.騎手在9s時刻揮桿，能套到烈馬 D.8~9s內(nèi)烈馬加速度大于0~6s內(nèi)騎手的加速度【答案】CD【解析】v-t圖像圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積表示位移，騎手與烈馬在t=0時并排運動，通過圖線在0~4s內(nèi)所圍的面積可以看出4s內(nèi)烈馬位移大于騎手位移，所以4s末烈馬與騎手間距離在增大，0~6s內(nèi)烈馬位移還是大于騎手的位移，說明6s末烈馬仍在前方，故AB錯誤；由圖形所圍的面積可以算出0~9s內(nèi)，烈馬的位移為騎手的位移為套馬桿長l=6m，x2+l>x1,所以騎手在9s時刻揮桿，能套到烈馬，故C正確；由加速度定義式知8~9s內(nèi)烈馬加速度0~6s內(nèi)騎手的加速度，故D正確。17.如圖所示，甲、乙兩輛汽車并排沿平直路面向前行駛，兩車車頂兩位置都裝有藍牙設(shè)備，這兩個藍牙設(shè)備在以內(nèi)時能夠?qū)崿F(xiàn)通信。時刻，甲、乙兩車剛好位于圖示位置，此時甲車的速度為，乙車的速度為的距離為。從該時刻起甲車以的加速度做勻減速運動直至停下，乙車保持原有速度做勻速直線運動。忽略信號傳遞時間，從時刻起，甲、乙兩車能利用藍牙通信的時間為（）A． B． C． D．【答案】D【解析】根據(jù)幾何知識可知，當(dāng)甲車在乙車前方且時，有

根據(jù)運動學(xué)公式有

解得，因為甲車做勻減速運動而乙車做勻速運動，所以兩車之間的距離先增大后減小，當(dāng)時，；時，。t=t2=4s時，甲車的速度為t=4s之后，甲、乙兩車的距離不斷減小，且甲車能夠繼續(xù)行駛的距離為根據(jù)幾何關(guān)系可知，從t=4s開始到乙車行駛至甲車前方4m的過程中，，這段過程經(jīng)歷的時間為所以甲、乙兩車能利用藍牙通信的時間為故選項D正確。18.（多選）（2021·黑龍江·齊齊哈爾中學(xué)高三期中）ETC是高速公路上不停車電子收費系統(tǒng)的簡稱。如圖所示，汽車以16m/s的速度行駛，如果過人工收費通道，需要在收費站中心線處減速至0，經(jīng)過20s繳費后，再加速至16m/s行駛；如果經(jīng)過ETC通道，需要在中心線前方12m處減速至6m/s，勻速到達中心線后，再加速至16m/s行駛。設(shè)汽車加速和減速的加速度大小均為2m/s2。下列說法正確的是（）A．若汽車過人工收費通道，需要在距離中心線64m處開始減速，這段過程經(jīng)過8sB．若汽車過人工收費通道，從收費前減速開始，到收費后加速到16m/s結(jié)束，總共經(jīng)過的位移是128m，需要36sC．若汽車過ETC通道，需要距離中心線67m處開始減速，這段過程經(jīng)過5sD．汽車過ETC通道與走人工通道相比，經(jīng)過B選項中同樣的128m能夠節(jié)約23s【答案】ABC【解析】A．在人工通道減速過程所以距離中心線64m時開始減速，又因為所以減速過程用時8s，故A正確；B．汽車過人工收費通道，加速過程所以所以加速過程所以所以故B正確；C．在ETC通道勻速行駛區(qū)前所以距離中心線55+12=67m距離中心線67m時開始減速。又因為所以減速過程用時5s，故C正確；D．勻速過程加速過程全程位移與B中128m位移差6m，以16m/s行駛用時所以走ETC同一段位移總用時節(jié)約故D錯誤。故選ABC。故選C。19．（2022·吉林·吉化第一高級中學(xué)模擬）如圖所示為無人機，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器。在一次訓(xùn)練使用中，t=0時無人機在地面上從靜止開始勻加速豎直向上起飛，t=4s時無人機出現(xiàn)故障突然失去升力，此時離地面高度為h=40m。無人機運動過程中所受空氣阻力不計，g取。求：（1）無人機勻加速豎直向上起飛的加速度大?。唬?）無人機從出現(xiàn)故障到剛墜落地面的時間。（結(jié)果可用根式表示）【答案】（1）；（2）【解析】（1）無人機勻加速上升階段解得勻加速豎直向上起飛的加速度大?。?）無人機剛失去升力時規(guī)定豎直向下為正方向，則解得20.（2022屆四川省成都市新都區(qū)模擬）如圖所示，在某市區(qū)內(nèi)，一輛小汽車在平直公路上以速度vA沿AB直線行駛，汽車司機發(fā)現(xiàn)一位觀光