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2021高考物理真題專(zhuān)題1直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)
一、單選題
1．（2021·湖南）物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用位置 和動(dòng)量 描述，稱為相，對(duì)應(yīng) 圖像中的一個(gè)點(diǎn)。物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化可用 圖像中的一條曲線來(lái)描述，稱為相軌跡。假如一質(zhì)點(diǎn)沿 軸正方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則對(duì)應(yīng)的相軌跡可能是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D【解析】質(zhì)點(diǎn)沿 軸正方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則有
而動(dòng)量為 聯(lián)立可得
動(dòng)量 關(guān)于 為冪函數(shù)，且 ，故正確的相軌跡圖像為D。故選D。
2．（2021·河北高考真題）銫原子鐘是精確的計(jì)時(shí)儀器，圖1中銫原子從O點(diǎn)以 的初速度在真空中做平拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)豎直平面 所用時(shí)間為 ；圖2中銫原子在真空中從P點(diǎn)做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)Q再返回P點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程所用時(shí)間為 ，O點(diǎn)到豎直平面 、P點(diǎn)到Q點(diǎn)的距離均為 ，重力加速度取 ，則 為（　　）

A．100∶1 B．1∶100 C．1∶200 D．200∶1
【答案】C
【解析】銫原子做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即 解得
銫原子做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，拋至最高點(diǎn)用時(shí) ，逆過(guò)程可視為自由落體，即 解得
則 故選C。
3．（2021·廣東高考真題）由于高度限制，車(chē)庫(kù)出入口采用圖所示的曲桿道閘，道閘由轉(zhuǎn)動(dòng)桿 與橫桿 鏈接而成，P、Q為橫桿的兩個(gè)端點(diǎn)。在道閘抬起過(guò)程中，桿 始終保持水平。桿 繞O點(diǎn)從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到60°的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．P點(diǎn)的線速度大小不變
B．P點(diǎn)的加速度方向不變
C．Q點(diǎn)在豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng)
D．Q點(diǎn)在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)
【答案】A
【解析】A．由題知桿OP繞O點(diǎn)從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到60°，則P點(diǎn)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則P點(diǎn)的線速度大小不變，A正確；
B．由題知桿OP繞O點(diǎn)從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到60°，則P點(diǎn)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，P點(diǎn)的加速度方向時(shí)刻指向O點(diǎn)，B錯(cuò)誤；
C．Q點(diǎn)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)與P點(diǎn)相同，相對(duì)于O點(diǎn)在豎直方向的位置y關(guān)于時(shí)間t的關(guān)系為
y = lOP?sin( + ωt)
則可看出Q點(diǎn)在豎直方向不是勻速運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；
D．Q點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)在水平方向的位置x關(guān)于時(shí)間t的關(guān)系為
x = lOP?cos( + ωt) + lPQ則可看出Q點(diǎn)在水平方向也不是勻速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。故選A。
4．（2021·浙江高考真題）質(zhì)量為m的小明坐在秋千上擺動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的照片如圖所示，對(duì)該時(shí)刻，下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．秋千對(duì)小明的作用力小于
B．秋千對(duì)小明的作用力大于
C．小明的速度為零，所受合力為零
D．小明的加速度為零，所受合力為零
【答案】A
【解析】在最高點(diǎn)，小明的速度為0，設(shè)秋千的擺長(zhǎng)為l，擺到最高點(diǎn)時(shí)擺繩與豎直方向的夾角為 ，秋千對(duì)小明的作用力為F，則對(duì)人，沿?cái)[繩方向受力分析有
由于小明的速度為0，則有
沿垂直擺繩方向有
解得小明在最高點(diǎn)的加速度為
所以A正確；BCD錯(cuò)誤；故選A。
5．（2021·全國(guó)高考真題）“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖，先將紐扣繞幾圈，使穿過(guò)紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起，然后用力反復(fù)拉繩的兩端，紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會(huì)交替出現(xiàn)。拉動(dòng)多次后，紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達(dá)50r/s，此時(shí)紐扣上距離中心1cm處的點(diǎn)向心加速度大小約為（　　）

A．10m/s2 B．100m/s2 C．1000m/s2 D．10000m/s2
【答案】C
【解析】紐扣在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中
由向心加速度 故選C。
6．（2021·浙江高考真題）某一滑雪運(yùn)動(dòng)員從滑道滑出并在空中翻轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)多次曝光得到的照片如圖所示，每次曝光的時(shí)間間隔相等。若運(yùn)動(dòng)員的重心軌跡與同速度不計(jì)阻力的斜拋小球軌跡重合，A、B、C和D表示重心位置，且A和D處于同一水平高度。下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．相鄰位置運(yùn)動(dòng)員重心的速度變化相同
B．運(yùn)動(dòng)員在A、D位置時(shí)重心的速度相同
C．運(yùn)動(dòng)員從A到B和從C到D的時(shí)間相同
D．運(yùn)動(dòng)員重心位置的最高點(diǎn)位于B和C中間
【答案】A
【解析】A．因每次曝光的時(shí)間間隔相等，而運(yùn)動(dòng)員在空中只受重力作用，加速度為g，則相鄰位置運(yùn)動(dòng)員重心的速度變化均為g?t，選項(xiàng)A正確；
B．運(yùn)動(dòng)員在A、D位置時(shí)重心的速度大小相同，但是方向不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．由圖可知，運(yùn)動(dòng)員從A到B為4?t，從C到D的時(shí)間5?t，時(shí)間不相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
D．運(yùn)動(dòng)員重心位置的最高點(diǎn)位于C點(diǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。
二、多選題
7．（2021·廣東高考真題）賽龍舟是端午節(jié)的傳統(tǒng)活動(dòng)。下列 和 圖像描述了五條相同的龍舟從同一起點(diǎn)線同時(shí)出發(fā)、沿長(zhǎng)直河道劃向同一終點(diǎn)線的運(yùn)動(dòng)全過(guò)程，其中能反映龍舟甲與其它龍舟在途中出現(xiàn)船頭并齊的有（　　）
A． B． C． D．
【答案】BD
【解析】A．此圖是速度圖像，由圖可知，甲的速度一直大于乙的速度，所以中途不可能出現(xiàn)甲乙船頭并齊，故A錯(cuò)誤；
B．此圖是速度圖像，由圖可知，開(kāi)始丙的速度大，后來(lái)甲的速度大，速度圖像中圖像與橫軸圍成的面積表示位移，由圖可以判斷在中途甲、丙位移會(huì)相同，所以在中途甲丙船頭會(huì)并齊，故B正確；
C．此圖是位移圖像，由圖可知，丁一直運(yùn)動(dòng)在甲的前面，所以中途不可能出現(xiàn)甲丁船頭并齊，故C錯(cuò)誤；
D．此圖是位移圖像，交點(diǎn)表示相遇，所以甲戊在中途船頭會(huì)齊，故D正確。故選BD。
8．（2021·山東高考真題）如圖所示，載有物資的熱氣球靜止于距水平地面H的高處，現(xiàn)將質(zhì)量為m的物資以相對(duì)地面的速度 水平投出，落地時(shí)物資與熱氣球的距離為d。已知投出物資后熱氣球的總質(zhì)量為M，所受浮力不變，重力加速度為g，不計(jì)阻力，以下判斷正確的是（　　）

A．投出物資后熱氣球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B．投出物資后熱氣球所受合力大小為
C．
D．
【答案】BC
【解析】AB．熱氣球開(kāi)始攜帶物資時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受合外力為0，初動(dòng)量為0，水平投出重力為 的物資瞬間，滿足動(dòng)量守恒定律
則熱氣球和物資的動(dòng)量等大反向，熱氣球獲得水平向左的速度 ，熱氣球所受合外力恒為 ，豎直向上，所以熱氣球做勻加速曲線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確；
CD．熱氣球和物資的運(yùn)動(dòng)示意圖如圖所示

熱氣球和物資所受合力大小均為 ，所以熱氣球在豎直方向上加速度大小為
物資落地 過(guò)程所用的時(shí)間 內(nèi)，根據(jù) 解得落地時(shí)間為
熱氣球在豎直方向上運(yùn)動(dòng)的位移為
熱氣球和物資在水平方向均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，水平位移為
根據(jù)勾股定理可知熱氣球和物資的實(shí)際位移為
C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。
9．（2021·廣東高考真題）長(zhǎng)征途中，為了突破敵方關(guān)隘，戰(zhàn)士爬上陡銷(xiāo)的山頭，居高臨下向敵方工事內(nèi)投擲手榴彈，戰(zhàn)士在同一位置先后投出甲、乙兩顆質(zhì)量均為m的手榴彈，手榴彈從投出的位置到落地點(diǎn)的高度差為h，在空中的運(yùn)動(dòng)可視為平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖所示，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的有（　　）

A．甲在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間比乙的長(zhǎng)
B．兩手榴彈在落地前瞬間，重力的功率相等
C．從投出到落地，每顆手榴彈的重力勢(shì)能減少
D．從投出到落地，每顆手榴彈的機(jī)械能變化量為
【答案】BC
【解析】A．由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
因?yàn)閮墒至駨椷\(yùn)動(dòng)的高度差相同，所以在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，故A錯(cuò)誤；
B．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體落地前瞬間重力的功率
因?yàn)閮墒至駨椷\(yùn)動(dòng)的高度差相同，質(zhì)量相同，所以落地前瞬間，兩手榴彈重力功率相同，故B正確；
C．從投出到落地，手榴彈下降的高度為h，所以手榴彈重力勢(shì)能減小量 故C正確；
D．從投出到落地，手榴彈做平拋運(yùn)動(dòng)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，故D錯(cuò)誤。故選BC。
10．（2021·河北高考真題）如圖，矩形金屬框 豎直放置，其中 、 足夠長(zhǎng)，且 桿光滑，一根輕彈簧一端固定在M點(diǎn)，另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球穿過(guò) 桿，金屬框繞 軸分別以角速度 和 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球均相對(duì) 桿靜止，若 ，則與以 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相比，以 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（　　）

A．小球的高度一定降低 B．彈簧彈力的大小一定不變
C．小球?qū)U壓力的大小一定變大 D．小球所受合外力的大小一定變大
【答案】BD
【解析】對(duì)小球受力分析，設(shè)彈力為T(mén)，彈簧與水平方向的夾角為θ，則對(duì)小球豎直方向
而
可知θ為定值，T不變，則當(dāng)轉(zhuǎn)速增大后，小球的高度不變，彈簧的彈力不變。則A錯(cuò)誤，B正確；
水平方向當(dāng)轉(zhuǎn)速較小時(shí)，桿對(duì)小球的彈力FN背離轉(zhuǎn)軸，則 即
當(dāng)轉(zhuǎn)速較大時(shí)，F(xiàn)N指向轉(zhuǎn)軸 即
則因 ，根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)U的壓力不一定變大。則C錯(cuò)誤；根據(jù)
可知，因角速度變大，則小球受合外力變大。則D正確。故選BD。
三、解答題
11．（2021·河北高考真題）如圖，一滑雪道由 和 兩段滑道組成，其中 段傾角為 ， 段水平， 段和 段由一小段光滑圓弧連接，一個(gè)質(zhì)量為 的背包在滑道頂端A處由靜止滑下，若 后質(zhì)量為 的滑雪者從頂端以 的初速度、 的加速度勻加速追趕，恰好在坡底光滑圓弧的水平處追上背包并立即將其拎起，背包與滑道的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，重力加速度取 ， ， ，忽略空氣阻力及拎包過(guò)程中滑雪者與背包的重心變化，求：
（1）滑道 段的長(zhǎng)度；
（2）滑雪者拎起背包時(shí)這一瞬間的速度。

【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）設(shè)斜面長(zhǎng)度為 ，背包質(zhì)量為 ，在斜面上滑行的加速度為 ，由牛頓第二定律有
解得
滑雪者質(zhì)量為 ，初速度為 ，加速度為 ，在斜面上滑行時(shí)間為 ，落后時(shí)間 ，則背包的滑行時(shí)間為 ，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立解得 或 故可得
（2）背包和滑雪者到達(dá)水平軌道時(shí)的速度為 、 ，有
滑雪者拎起背包的過(guò)程，系統(tǒng)在光滑水平面上外力為零，動(dòng)量守恒，設(shè)共同速度為 ，有
解得
12．（2021·山東高考真題）海鷗捕到外殼堅(jiān)硬的鳥(niǎo)蛤（貝類(lèi)動(dòng)物）后，有時(shí)會(huì)飛到空中將它丟下，利用地面的沖擊打碎硬殼。一只海鷗叼著質(zhì)量 的鳥(niǎo)蛤，在 的高度、以 的水平速度飛行時(shí)，松開(kāi)嘴巴讓鳥(niǎo)蛤落到水平地面上。取重力加速度 ，忽略空氣阻力。
（1）若鳥(niǎo)蛤與地面的碰撞時(shí)間 ，彈起速度可忽略，求碰撞過(guò)程中鳥(niǎo)蛤受到的平均作用力的大小F；（碰撞過(guò)程中不計(jì)重力）
（2）在海鷗飛行方向正下方的地面上，有一與地 面平齊、長(zhǎng)度 的巖石，以巖石左端為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立如圖所示坐標(biāo)系。若海鷗水平飛行的高度仍為 ，速度大小在 之間，為保證鳥(niǎo)蛤一定能落到巖石上，求釋放鳥(niǎo)蛤位置的x坐標(biāo)范圍。

【答案】（1） ；（2） 或
【解析】（1）設(shè)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，鳥(niǎo)蛤落地前瞬間的速度大小為v。豎直方向分速度大小為 ，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解得 ， ，
在碰撞過(guò)程中，以鳥(niǎo)蛤?yàn)檠芯繉?duì)象，取速度v的方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量定理得
聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)得
（2）若釋放鳥(niǎo)蛤的初速度為 ，設(shè)擊中巖石左端時(shí)，釋放點(diǎn)的x坐標(biāo)為x1，擊中右端時(shí)，釋放點(diǎn)的x坐標(biāo)為 ，得 ， 聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)得 ， m
若釋放鳥(niǎo)蛤時(shí)的初速度為 ，設(shè)擊中巖石左端時(shí)，釋放點(diǎn)的x坐標(biāo)為 ，擊中右端時(shí)，釋放點(diǎn)的x坐標(biāo)為 ，得 ，
聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)得 ，
綜上得x坐標(biāo)區(qū)間 或

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