2023年高考物理二轮复习：力与直线运动（含解析）

专题01力与直线运动

一、单选题

1.（2022•河南・洛宁县第一高级中学模拟预测）意大利物理学家伽利略在《关于两门新

科学的对话》一书中，对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合。如

图所示，这可以大致表示实验过程，图中各个小球位置之间的时间间隔可以认为相等，

对这一过程的分析，下列说法正确的是（）

A.运用图甲的实验，可“减弱”重力的作用，放大时间，便于观察

B.只要测量出图丁中相邻两小球球心位置之间的距离，就可以计算出重力加速度大小

C.该实验中将自由落体运动改为在斜面上运动是为了缩短时间，便于测量位移

D.从图甲到图丁，通过逐渐增大斜面倾角，最后合理外推到自由落体运动，从而说明

自由落体运动是初速度不为零的匀加速直线运动（）

【答案】A

【详解】A.运用图甲的实验，可“减弱”重力的作用，放大时间，便于观察，A正确；

B.只有测量出图丁中相邻两小球球心位置之间的距离和各个小球位置之间的时间间隔

T,才能利用Ax=gL计算出重力加速度大小，只测量出图丁中相邻两小球球心位置之

间的距离，不能计算出重力加速度大小，B错误；

C.该实验中将自由落体运动改为在斜面上运动的设计思想是为了“放大”时间，便于测

量时间，C错误；

D.从图甲到图丁通过逐渐增大斜面倾角，最后合理外推到自由落体运动，从而说明自

由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，D错误。

故选Ao

2.（2022・新疆・博乐市高级中学（华中师大一附中博乐分校）模拟预测）将一乒乓球竖

直向上抛出，乒乓球在运动过程中，它的动能随时间变化的关系的图线如图所示。己知

乒乓球运动过程中，受到的空气阻力与速率平方成正比，重力加速度为g。则乒乓球在

整个运动过程中加速度的最小值、最大值为（）

A.0,4gB.D.g,5g

【答案】B

【详解】乒乓球最终匀速运动时，加速度最小为0,而乒乓球刚向上抛出时，速度最大,

阻力最大，加速度最大，设最大速度为%,则

mg+kv\=mam

4&=：机云

乒乓球最终匀速运动时，速度为匕，则

mg=kv^

此时的动能

E"o1=~mvi2

联立上式可解得

0m=5g

故选Bo

3.（2022・湖南・长沙一中一模）如图所示，将一盒未开封的香皂置于桌面上的一张纸板

上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，香皂盒的移动很小，几乎观察不到，这就是大

家熟悉的惯性演示实验，若香皂盒和纸板的质量分别为山和机2,各接触面间的动摩擦

因数均为〃，重力加速度为g。若本实验中，叼=100g,加2=5g,〃=0.2,香皂盒与

纸板左端的距离d=01m,若香皂盒移动的距离超过/=0.002m,人眼就能感知，忽略

香皂盒的体积因素影响，g取10m/s2；为确保香皂盒移动不被人感知，纸板所需的拉力

至少是（）

A.0.72NB.0.92NC.1.22ND.1.42N

【答案】D

【详解】香皂盒与纸板发生相对滑动时，根据牛顿第二定律可得

=mxax

解得

2

ax-2m/s

对纸板，根据牛顿第二定律可得

F--4（加]+加2）g=m2a2

为确保实验成功，即香皂盒移动的距离不超过/=0.002m,纸板抽出时香皂盒运动的最

大距离为

1/

xi=5贴

纸板运动距离为

」12

u+Xj——出。

纸板抽出后香皂盒运动的距离为

_£2

%2=5a3t2

则

I=xx+x2

由题意知

ax=a3

a/]=a3t2

代入数据联立求得

F=1.42N

故选D。

4.（2022・浙江•模拟预测）无人机由于小巧灵活，国内已经逐步尝试通过无人机进行火

灾救援。某消防中队接到群众报警，赶至火灾点后，迅速布置无人机消防作业。假设无

人机从静止竖直向上起飞，匀减速直线运动后恰好悬停在火灾点，整个过程速度-时间

图像如下图示。已知无人机的质量（含装备等）为15kg,下列说法正确的是（）

A.火灾位置距离消防地面的距离为60m

B.加速阶段的加速度比减速阶段的加速度要大

C.减速阶段，无人机螺旋桨处于失重状态

D.加速阶段时，无人机螺旋桨的升力大小为75N

【答案】C

【详解】A.根据图形中梯形面积计算可知，火灾位置距离消防地面距离为90m,故A

错误;

B.加速阶段的加速度大小

a=—=—m/s2=2.5m/s2

△t4

减速阶段的加速度大小

a,m/s2=5m/s2

Nt、2

故B错误;

C.减速上升阶段，加速度方向竖直向下，无人机螺旋桨处于失重状态，故C正确;

D.加速阶段时，根据牛顿第二定律

F-mg=ma

代入数据解得无人机螺旋桨产生升力为

F=187.5N

故D错误。

故选C。

5.（2022・广东广州•模拟预测）如图所示，a6cle是四段平滑链接的路面，一辆用轻绳悬

挂小球的小车静止在起点，轻推小车，小车可以冲上血路面。若所有摩擦均不计，且

忽略小车在各衔接路段对小球的扰动，在运动过程中小球与小车总是保持相对静止，那

么轻绳与车顶垂直的阶段是（）

A.只有仍路面B.只有左路面C.只有cd路面D.全程

【答案】D

【详解】小车在6c路面上时处于匀速直线运动状态，轻绳弹力与重力平衡，则弹力方

向竖直向上，即当小车在6c路面上时，轻绳与车顶垂直；当小车在路面上时，小车

与小球保持相对静止，向下做匀加速直线运动，对小车与小球分析有

（Af+加）gsin8=（河+加）％

即加速度大小

q=gsin6

加速度方向沿斜面向下，。为斜面倾角，对小球进行分析，由于其加速度为gsine,方

向沿斜面向下，则小球在垂直于斜面方向的合力为0,沿斜面的合力为mgsin。，等于

小球的重力沿斜面的分力，则轻绳一定垂直于斜面，即轻绳与车顶垂直；当小车在必

路面上时，小车与小球保持相对静止，向上做匀减速直线运动，对小车与小球分析有

（M+m）gsina=（M+m）a2

即加速度大小

々=gsina

加速度方向沿斜面向下，a为斜面倾角，对小球进行分析，由于其加速度为gsina,方

向沿斜面向下，则小球在垂直于斜面方向的合力为0,沿斜面的合力为加gsina,等于

小球的重力沿斜面的分力，则轻绳一定垂直于斜面，即轻绳与车顶垂直。

故选D。

6.（2022・广东•深圳中学模拟预测）如图所示，甲、乙两辆汽车并排沿平直路面向前行

驶，两车车顶。八O?两位置都装有蓝牙设备，这两个蓝牙设备在5m以内时能够实现

通信。片0时刻，甲、乙两车刚好位于图示位置，此时甲车的速度为4m/s,乙车的速度

为lm/s,。八。2的距离为3m。从该时刻起甲车以lm/s2的加速度做匀减速运动直至停

下，乙车保持原有速度做匀速直线运动。忽略信号传递时间，从片0时刻起，甲、乙两

车能利用蓝牙通信的时间为（）

A।A।

甲乙

A.2sB.10sC.16sD.20s

【答案】B

【详解】根据几何知识可知，当甲车在乙车前方且为5m时，根据勾股定理可知

漏一%乙=4m

根据运动学公式有

解得

4=2s,t2=4s

因为甲车做匀减速运动而乙车做匀速运动，所以两车之间的距离先增大后减小，当

0</<2s

此时有

。色<5m

当

2s</<4s

此时有

002>5m

当

t=t2=4s

此时甲车的速度为

y甲1—y甲—at?-0

根据几何关系可知，从4s开始到乙车行驶至甲车前方4m的过程中满足

OR<5m

这段过程经历的时间为

8m门

与———8s

y乙

所以甲、乙两车能利用蓝牙通信的时间为

%=%+=1OS

故选Bo

7.（2022・湖南•长郡中学二模）甲、乙两名运动员同时从泳池的两端出发，在泳池里训

练，甲、乙的速度一时间图像分别如图（。）、（人）所示，不计转向的时间，两人的运动

均可视为质点的直线运动。则（）

1.25

1.0

00

204060~飞25；50；75t/s

-1.0

-1.25

（a）(b)

A.两人第一次相遇时处于泳池的正中间处

B.两人前两次相遇的时间间隔为20s

C.50s内两人共相遇了2次

D.两人第一次在泳池的两端处相遇的时刻为t=75s

【答案】C

【详解】根据VT图像可画出XT图像，甲、乙的XT图像如图所示

L

%T-———s

、十%1.25+1.0

所以第一次相遇位置不是在中间，故A错误;

B.第二次相遇的时刻为

3L

’2=-7-———s-33.3s

匕+眩1.25+1.0

两人前两次相遇的时间间隔为

△t==22.2s

所以两人前两次相遇的时间间隔为22.2s,故B错误;

C.根据XT图像的交点表示相遇可知，在0〜50s内甲、乙相遇2次，故C正确;

D.由图可知两人第一次在泳池的两端处相遇的时刻为t=100s,故D错误。

故选C。

8.（2022•辽宁・渤海大学附属高级中学模拟预测）城市公共汽车的加速度为lm/s2,汽车

刚启动时，一未赶上车的乘客以6m/s速度追车，当人与车尾的距离不超过5m,且维持

4s以上，才能引起司机的注意，则（）

A.乘客开始追赶公共汽车时至少距离公共汽车21m才能引起司机注意

B.公共汽车在6s末距离乘客最远

C.若乘客开始追赶公共汽车时距离公共汽车小于20m,则乘客可以追上公共汽车

D.满足恰好引起司机注意的条件下，乘客可以追上公共汽车

【答案】A

【详解】A.按题意

12r

—at+x—v^t=5

在乘客恰好引起司机注意的条件下，可得

x=21m

A正确；

B.由于汽车刚启动时乘客比汽车快，因此共速时乘客距离汽车最近，B错误;

CD.若Z=6s时恰好追上为临界状态，此情形

Ax=vot--at=18m

即乘客能追上汽车的最小初始距离为18m,CD错误。

故选Ao

9.（2022•浙江金华・模拟预测）最近，义乌中学实验室对一款市场热销的扫地机器人进

行了相关测试，测试过程在材质均匀的水平地板上完成，获得了机器人在直线运动中水

平牵引力大小随时间的变化图像。，以及相同时段机器人的加速度。随时间变化的图像

b.若不计空气，取重力加速度大小为lOm/s"则下列同学的推断结果正确的是（）

A.机器人与水平桌面间的最大静摩擦力为3N

B.机器人与水平桌面间的动摩擦因数为0.2

C.在0~4s时间内，合外力的冲量为12N-S

D.在0〜4s时间内，合外力做的功为12J

【答案】C

【详解】A.由图乙可知机器人在2s时开始滑动，有加速度，所以刚要滑动时

f=R=—x2N=6N

Jm24

故A错误;

B.由图a、图b结合牛顿第二定律可得

K-f=ma4

F1-f=ma1

联立可得机器人质量

m=3kg

滑动摩擦力为

/=3N

机器人与水平桌面间的动摩擦因数为

国mg

故B错误；

C.在0〜4s时间内，合外力的冲量为

/==3X^-X(4-2)N-S=12N-S

故C正确；

D.4s末机器人的速度为

_1+3..

v=at=-----x2m/s=4m/s

2

在0〜4s时间内，合外力做的功为

1,

w=-mv2=24J

2

故D错误。

故选C。

二、多选题

10.（2022・海南•模拟预测）国家粮食储备仓库工人利用传送带从车上卸粮食。如图1所

示，以某一恒定速率?运行的传送带与水平面的夹角6=37。，转轴间距£=3.5m。工

人沿传送方向以速度匕=L5m/s从传送带顶端推下粮袋（视为质点），4.5s时粮袋运动到

传送带底端，粮袋在传送带上运动的W图像如图2所示。已知sin37。=0.6,

cos37°-0.8,重力加速度g取10m/s3则（）

A.在/=2.5s时刻，粮袋所受摩擦力方向改变

B.粮袋与传送带间的动摩擦因数为0.8

C.传送带运行的速度大小为0.5m/s

D.在0~2.5s内粮袋处于失重状态

【答案】BC

【详解】A.由图2可知，在0-2.5S内，粮袋的速度大于传动带的速度，则粮袋受沿斜

面向上的滑动摩擦力，在2.5s-4.5s内，粮袋匀速下滑，根据平衡条件可知，粮袋受沿

斜面向上的静摩擦力，故A错误；

C.根据VT图像中，图线与横轴围成的面积表示位移的大小，根据题意，由图2可知

Z=-^（v0+1.5）x2.5+（4.5-2.5）v0=3.5m

解得

v0=0.5m/s

故C正确;

BD.由图2和C分析可知，粮袋在0-2.5s内的加速度为

Av0.5-1.5

a=—m/s2=-0.4m/s?

2.5

则加速度方向沿斜面向上，则在0~2.5s内粮袋处于超重状态，根据牛顿第二定律有

mgsin0—jumgcos0=ma

联立代入数据解得

/j=0.8

故D错误B正确o

故选BCo

11.（2022•河南・洛宁县第一高级中学模拟预测）如图所示，A、B两滑块的质量均为

放在粗糙水平面上，两滑块与两个等长的轻杆连接，两杆之间以及杆与滑块之间均用光

滑钱链连接，一质量为加的重物C悬挂于两杆较接处，杆与水平面间的夹角为仇整个

装置处于静止状态，重力加速度大小为g,下列说法正确的是（）

7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777

A.轻杆上的作用力为2根gsin。

B.A、B滑块均受到4个力作用

C.A、B滑块对水平面的压力大小均为［M+；机）g

D.A、B滑块对水平面的摩擦力大小均为看

tan。

【答案】BC

【详解】A.受力分析，根据平衡条件得，轻杆上的作用力为

尸

2sin。

A错误；

B.A、B滑块均受到重力、支持力、杆的作用力和摩擦力4个力作用，B正确;

C.由整体法可知A、B滑块对水平面的压力大小均为

C正确；

D.A、B滑块受到水平面的静摩擦力大小等于轻杆上的作用力的水平分力，即

/=Fcos'=iZi

D错误。

故选BCo

12.（2022・四川•树德中学模拟预测）如图甲所示，足够长的水平传送带以某一恒定速率

顺时针转动，一根轻弹簧两端分别与物块和竖直墙面连接，将物块在传送带左端无初速

度释放，此时弹簧恰处于原长且为水平。物块向右运动的过程中，受到的摩擦力大小与

物块位移的关系如图乙所示。已知物块质量为根，物块与传送带间的动摩擦因数为〃,

重力加速度为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，X。为己知量，则（）

尸、

（gf（・）I/：：，

°Xo2%ox

图甲图乙

A.0〜xo过程，物块所受的摩擦力方向向右

B.xo〜2xo过程，物块做匀加速运动

C.弹簧的劲度系数为侬

D.传送带的速度为j"笋

【答案】AD

【详解】AB.物块在刚释放的一段时间内相对传送带向左滑动，受到的滑动摩擦力向

右，同时弹簧弹力逐渐增大，由题图乙可知当产初时，摩擦力发生突变，瞬间减小后,

随着x正比例增大，考虑到弹簧弹力也是随x而正比例增大，由此可推知当x=x0时，物

块刚好达与传送带达到共同速度，之后随着传送带继续向右运动，在x〜2汹过程物块始

终相对传送带静止，弹力和静摩擦力同时增大且平衡，物块做匀速直线运动，当x=2x°

时，弹簧弹力大小增大至与滑动摩擦力大小相同，故A正确，B错误；

C.根据前面分析可知，弹簧的劲度系数为

心耍

2工0

故C错误；

D.在Oy过程，弹簧弹力从0线性增大到履。,则此过程的平均弹力大小为

.=0+4=g

2

设传送带的速度为v,此过程对物块根据动能定理有

127

—mv=/Jmgx0-ix0

解得

故D正确。

故选ADo

13.（2022・辽宁・模拟预测）某研究性学习活动小组自制一枚水火箭。现将该水火箭从水

平地面由静止竖直向上发射，加速过程可以看作是加速度大小为0=801//的匀加速直

线运动，经过。=2.5s加速过程结束。此时从水平地面的发射点用一水平恒力推一小车

从静止开始以加速度大小q=4.5m//做匀加速直线运动。当水火箭达到最高点时，立即

改用另一反向的水平恒力使小车的加速度大小变为的。经过一段时间小车刚好返回发射

点，此时水火箭恰好落入车中。不计水火箭和小车的体积，忽略空气的作用力，

g=10m/s2o可求出（）

A.水火箭离地面的最大高度为25m

B.水火箭上升运动的总时间为4.5s

C.小车回到发射点过程中加速度大小是8。m/s2

D.小车离开发射点的最大距离是9m

【答案】BC

【详解】A.水火箭在加速过程中有

v—at0

水火箭在减速过程中有

O=v-gtl

-2gh]=0-v2

水火箭离地面的最大高度

7/=4+力2=45m

A错误；

B.水火箭上升运动的总时间

t=tQ+t[=4.5s

B正确；

C.水火箭在下落过程中有

H=ggg

对小车分析，取加速度%的方向为正方向，有

12

xl

%=印1

联立解得

2

a2=8.0m/s

C正确；

D.对小车在匀减速到零的过程，有

—=0—

小车离开发射点的最大距离

s=xl+x2~14m

D错误。

故选BCo

14.（2022•黑龙江•哈师大附中模拟预测）如图甲所示，质量为〃=0.5kg的木板静止在光

滑水平面上，质量为机=lkg的物块以初速度vo=4m/s滑上木板的左端，物块与木板之间

的动摩擦因数为〃=0.2,在物块滑上木板的同时，给木板施加一个水平向右的恒力凡当

恒力厂取某一值时，物块在木板上相对于木板滑动的路程为s,给木板施加不同大小的

恒力R得到1-尸的关系如图乙所示，其中与横轴平行，且段的纵坐标为1mL

S

将物块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。则下列说法正

确的是（）

甲乙

A.若恒力歹=0,物块滑出木板时的速度为3m/s

B.C点纵坐标为1.5nri

C.随着月增大，当外力Q1N时，物块恰好不能木板右端滑出

D.图像中。点对应的外力的值为4N

【答案】BC

【分析】结合物体运动以及图形分析可知，总共分三个阶段：第一阶段（/2段），拉力

较小时，物块从木板的右侧滑出，相对路程等于板长，等于1m；第二阶段（8C段），

拉力稍大一些，物块滑动一段距离后，与木板共速后一起加速向右运动；第三阶段

段），拉力过大，物体先减速到与板共速，因摩擦力提供的加速度不够，不能随木板一

起运动，后加速滑动一段距离后，最终从木板的左侧滑出。

【详解】A.若恒力40,物块刚滑上木板时，设物块和木板的加速度分别为a/、a2,

由牛顿第二定律

max=jumg

Ma2=pimg

得到

22

ax=2m/s,=4m/s

由题意可知，当厂=0时，设经时间力物块从木板右侧滑出，位移差为1m,则

121,21

vo^i~~aA-/A=1

且物块从木板右侧滑出时，需满足物块的速度大于木板的速度，即

v0-卬]>a2tx

联立解得

A=ls（舍'）,4=_s

3

则物块滑出木板时的速度为

10/

v=v0一贴=—m/s

故A错误；

BD.。两点对应的为恰好可一起匀加速运动，即物块与木板共速后，木板的加速度

的大小等于物块的最大加速度R，则有

F+]nmg=Ma3=Max

解得

b=3N

物块刚滑上木板时，设木板的加速度为。4,由牛顿第二定律有

2

二■+〃加g二1nzs2=10m/s

M0.5

设经时间%2两者速度相等，有

〃彳%2="o"1"2

1212_

-万印2-'。/='C

解得

2

xc=­m

故

『=—m"1=1.5m-1

2

故B正确，D错误；

C.当物块恰好不能从木板右端滑出时，即物块恰好滑到木板右侧与木板共速，对应图

中8点，设木板加速度为。5,用时间为B此时有

Ma5=jLimg+F

1212i

a

V0^3~~\h-万矶=1

VQ—a/3=45’3

解得

F=1N

故C正确。

故选BCo

三、解答题

15.（2022・重庆市涪陵高级中学校模拟预测）在2022年北京冬奥会上，中国代表团以9

金4银2铜的战绩高居金牌榜第三位，创下参加冬奥会以来的历史最佳战绩。图甲所示

是运动员在“大跳台滑雪”比赛中的腾空运动示意图，其运动过程可简化为如图乙所示。

“助滑道”由长为3倾角为6的斜坡面和圆弧形坡面BCD构成，48和BCD在8处

相切，且3与。等高。某运动员（可视为质点）着滑雪板从/端由静止开始、沿“助滑

道”滑行，并从。点沿着圆弧的切线滑出。设该运动员（包含滑雪板）的质量为相，滑

雪板与间的动摩擦因数为〃，该运动员在。点沿着圆弧的切线滑出时的速度大小为

v,不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：

（1）该运动员从4到2的时间；

（2）该运动员在圆弧形坡面8c〃上克服摩擦力所做的功。

I2/1

【答案】（1）J——---------；（2）mgLsin0-pimgLcos0一一

sin。一"geos。2

【详解】（1）根据牛顿第二定律可得该运动员从4到5的加速度大小为

a=gsind-jugcos0

根据运动学规律可得该运动员从Z到5的时间为

Va，gsin6-〃gcos9

(2)设该运动员在圆弧形坡面8co上克服摩擦力所做的功为沙，对运动员从4到。

的过程，根据动能定理有

mgLsind-jumgLcosd-W=-

解得

W=mgLsin0—jumgLcosd——加

16.(2022・浙江•模拟预测)将日常生活中的报纸拧成一股绳子，将会很难把它扯断了。

校内STEM活动小组通过“纸绳”用沿水平方向成。的力尸斜向上去拉质量为机的一箱

子书沿直线匀加速奔跑。已知箱子与塑胶操场跑道的动摩擦因素为必，求：

(1)匀加速直线运动时，箱子的加速度；

(2)经过一段时间/之后，箱子的向前通过的位移；

(3)某时刻突然放手，箱子继续向前滑行x,求放手瞬间箱子的速度。

77cose+Fsin。■Feos8+Ain。

【答案】(1)一〃g；⑵产；(3)，2〃gx

【详解】(1)以箱子为研究对象，根据受力分析结合牛顿第二定律有

27cos9-RFN=ma

FN=mg-FsmO

Feos0-/LI(mg-Fsin0Feos。+尸sin。

a=---------------------------=---------------------甘g

(2)根据位移时间关系

x=—at

2

代入加速度得

FcosO+Fsind

(3)放手之后箱子只受摩擦力作用做匀减速直线运动，由牛顿第二定律有

/2mg=ma

a=Ng

根据速度位移关系有

2

v-VQ=2ax

解得放手瞬间箱子的速度为

%=J2〃gx

17.（2022映西西安三模）如图所示,足够长的粗糙水平台和长度£=6.51!1、速度1，=4.0向5、

向左匀速转动的传送带等高，且与传送带P0连接。在片0时刻，质量为加/的物块”

与质量为mB的木板B一起以共同速度vo=3.5m/s在平台上开始向右运动（物块/在木

板8的最左端）。且在片0时刻，质量为的物块。以vC=5m/s的速度从传送带最右

端。向左运动（图中物块。未画出，并可将其视为质点）。物块。与木板3恰好在传送

带最左端P发生弹性碰撞（碰撞时间极短），碰撞后立即将物块C移走。运动过程中物

块/始终未离开木板及已知物块。与传送带间的动摩擦因数和木板2与水平台间的

动摩擦因数均为〃=0.10,物块/与木板8间的动摩擦因数为〃/=0.3,〃沼=2〃?C=8〃?/,重

力加速度取g=10m/s2,求：

（1）物块C在传送带上的运动时间；

（2）长木板2的最小长度。。（结果保留两位小数）

PQ

L

C

【答案】（1）1.5