2020-2022近三年高考物理真题汇编（山东专用）专题01 直线运动+答案解析

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2020-2022年三年山东卷高考汇编专题01直线运动【考纲定位】高考命题点考纲要求高考真题1.质点经历质点模型的建构过程，了解质点的含义．知道将物体抽象为质点的条件，能将特定实际情境中的物体抽象成质点．体会建构物理模型的思维方式，认识物理模型在探索自然规律中的作用. 2.位移、速度、加速度理解位移、速度和加速度. 3.匀变速直线运动规律通过实验，探究匀变速直线运动的特点，能用公式、图象等方法描述匀变速直线运动，理解匀变速直线运动的规律，能运用其解决实际问题，体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法.2021·山东·高考T114.自由落体运动通过实验，认识自由落体运动规律．结合物理学史的相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用.  【知识重现】一、基本概念与核心物理量的理解与辨析1．物体可以看成质点的条件当物体的大小和形状对所研究问题没有影响时，才能看成质点．物体能否看成质点是由问题的性质决定的，物体的大小不能作为物体能否看成质点的依据．2．位移与路程 物理意义区别联系位移表示质点的空间位置变化，用从初位置指向末位置的有向线段表示①位移是矢量，方向由初位置指向末位置；一般情况下，位移的大小小于路程；只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程路程表示物体实际运动轨迹的长度②路程是标量，没有方向很多物理规律一定要区分位移和路程．比如，重力、弹力、摩擦力(统称保守力)做功只与初末位置或位移有关，而与过程或路程无关；而摩擦力或空气阻力做功产生热量与过程或路程有关．3．速度、速率、平均速度和瞬时速度(1)速度是矢量，不仅有大小还有方向．速度的大小叫速率．(2)平均速度物体所通过的位移跟通过这段位移所用时间之比叫平均速度，＝.对平均速度的理解如下：①平均速度与所选取的过程有关，在求平均速度时要明确是哪段时间内或哪段位移内的平均速度．②平均速度的大小与平均速率是完全不相同的两个概念，只有在单方向直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率．③平均速度的方向与这段时间内物体发生的位移的方向相同，与瞬时速度的方向无必然联系．(3)瞬时速度：运动物体在某一时刻或在某一位置时的速度叫瞬时速度．瞬时速度能够准确地描述物体在各个时刻的运动情况．4．加速度(1)速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值，叫加速度．加速度是用比值定义法定义的物理量，数量关系a＝.(2)速度、速度变化量和加速度的区别 速度v速度变化量Δv加速度a物理意义描述物体运动的快慢和方向，是状态量描述物体速度的变化，是过程量描述物体速度变化快慢和方向，是状态量定义式v＝Δv＝v－v0a＝＝方向与位移x同向，即物体运动的方向由(v－v0)或a的方向决定　与Δv的方向一致，由F的方向决定，而与v0、v方向无关(3)判断直线运动中的“加速”或“减速”物体做加速运动还是减速运动，关键是看物体的加速度与速度的方向关系，而不是看加速度的变化情况．加速度的大小只反映速度变化(增加或减小)的快慢．⇒⇒二、匀变速直线运动的一般运算规律1．基本公式设物体的初速度为v0，t秒末的速度为v，经过的位移为x，加速度为a，则：注意：若以初速度方向为正方向，匀加速直线运动中a取正值，匀减速直线运动中a取负值．2．常用推论(1)物体在任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差是一个常量，即Δx＝xn＋1－xn＝aT2.(2)物体在某段时间内的平均速度，等于该时间段内中间时刻的瞬时速度，即＝v＝.(3)物体在某段位移中点的瞬时速度v＝.注意：无论物体做匀加速直线运动还是做匀减速直线运动，对于同一时间段内的运动来说总有v>v.三、特殊直线运动的计算方法1．初速度为零的匀变速直线运动的规律(1)从静止开始，在时间t内，2t内，3t内，……nt内通过的位移之比xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xn＝12∶22∶32∶…∶n2(2)从静止开始，在连续相等的时间t内通过的位移之比x1∶x2∶x3∶…∶xn＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)(3)从静止开始，通过连续相等的位移所用的时间之比t1∶t2∶…∶tn＝1∶(－1)∶…∶(－)2．自由落体运动(1)自由落体运动：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动．自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动．(2)自由落体运动的规律：v＝gt，h＝gt2，v2＝2gh.3．竖直上抛运动(1)竖直上抛运动：物体以初速度v0竖直向上抛出后，只在重力作用下的运动叫竖直上抛运动．取初速度v0方向为正方向，则竖直上抛运动是加速度a＝－g的匀减速直线运动．(2)竖直上抛运动的规律：v＝v0－gt，h＝v0t－gt2，v2－v＝－2gh.物体上升到最高点的时间t＝，上升的最大高度h＝.注意：①h为正表示质点在抛出点上方，h为负表示在抛出点的下方．②v为正表示质点向上运动，v为负表示质点向下运动．③由同一h求出的v、t可能有两个解，分别对应上升和下降过程中的某个位置，要注意分清其意义．四、几种典型的x—t图象和v—t图象形状相同的图线，在不同的坐标系中所表示的物理规律不同，以下列两幅图为例比较x—t图象和v—t图象表示的物理规律．图象x—t图象v—t图象实例图线含义图线①表示物体做匀速直线运动(斜率表示速度v)图线①表示物体做匀加速直线运动(斜率表示加速度a)图线②表示物体静止图线②表示物体做匀速直线运动图线③表示物体沿反方向做匀速直线运动图线③表示物体做匀减速直线运动交点④表示3个运动物体相遇交点④表示此时3个运动物体有相同速度点⑤表示t1时刻物体位移为x1(图中阴影部分的面积没有意义)点⑤表示t1时刻物体速度为v1(图中阴影部分的面积表示质点在0～t1时间内的位移) 【真题汇编】1．（2021·山东·高考真题）如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出，落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力，以下判断正确的是（　　）A．投出物资后热气球做匀加速直线运动B．投出物资后热气球所受合力大小为C．D．【答案】BC【解析】AB．热气球开始携带物资时处于静止状态，所受合外力为0，初动量为0，水平投出重力为的物资瞬间，满足动量守恒定律则热气球和物资的动量等大反向，热气球获得水平向左的速度，热气球所受合外力恒为，竖直向上，所以热气球做匀加速曲线运动，故A错误，B正确；CD．热气球和物资的运动示意图如图所示热气球和物资所受合力大小均为，所以热气球在竖直方向上加速度大小为物资落地过程所用的时间内，根据解得落地时间为热气球在竖直方向上运动的位移为热气球和物资在水平方向均做匀速直线运动，水平位移为根据勾股定理可知热气球和物资的实际位移为故C正确，D错误。故选BC。【突破练习】1．（2022·山东德州·二模）2022年2月2日，在率先开赛的北京冬奥会冰壶混合团体比赛中，中国队以7：6击败瑞士队取得开门红。在某次冰壶比赛中，时间t=0时，球员跪式推动冰壶自本垒圆心由静止向前滑行，t=t0推至前卫线时，放开冰壶使其自行滑行，t=5t0冰壶恰好到达营垒中心并停止运动，整个过程冰壶一直沿直线运动，其位移x随时间t变化的图像如图所示，图像中的0—t0、t0—5t0两段曲线均为抛物线。已知冰壶的质量为m，对冰壶的整个运动过程，以下说法正确的是（　　）A．时间0—t0的加速度大小等于t0—5t0的加速度大小B．x-t图像中的两段曲线在t=t0时刻相切C．冰壶的最大速度为D．运动员对冰壶推力的冲量大小等于摩擦力冲量大小的5倍【答案】BC【解析】A．0-t0，由静止开始，曲线为抛物线，设此时加速度为a1，则有t0-5t0，末速度为零，逆向看作是初速为零的匀加速直线运动，设这段时间内的加速度a2，则有解得，故A错误；B．x-t图像中曲线的割线的斜率表示瞬时速度，瞬时速度同一时刻相同，所以两段曲线在t=t0时刻相切，B正确；C．冰壶在t0时刻速度达到最大，速度C正确；D．始末速度都为零，根据动量定理可得，运动员对冰壶推力的冲量大小等于摩擦力冲量大小，D错误。故选BC。2．（2022·山东·高三学业考试）某同学是航模兴趣小组的一员，某次在操控飞机模型时，使航模从地面由静止开始竖直向上做直线运动，其运动的位移一时间图像如图所示，已知0～t0部分的图线是抛物线的一部分，t0～10s部分的图线是直线，两部分曲线相切于点（t0，10），则下列说法正确的是（　　）A．图中t0＝5sB．航模在t0～10s时间内的速度大小为6m/sC．航模在0～t0时间内的加速度大小为m/s2D．航模在0～t0时间内处于失重状态【答案】A【解析】ABC．航模在0～t0时间内在匀加速运动，则航模在t0～10s时间内做匀速上升，速度大小为其中解得t0=5s a=0.8m/s2v=4m/s选项A正确，BC错误。D．航模在0～t0时间内，加速度向上，处于超重状态，选项D错误。故选A。3．（2022·山东·三模）国产电动汽车以其技术先进、性价比高等特点获得了消费者的广泛认可。电动汽车启动过程中加速效果好，加速度稳定。某次在封闭场所对电动汽车启动过程进行测试，在汽车运行正前方某位置有固定雷达，汽车通过雷达瞬间开始计时，计算机记录并拟合成汽车距雷达距离与时间的关系图像，如图所示，汽车启动过程中做匀加速直线运动，根据图像计算去时，汽车的速度大小约为（　　）A．168km/h B．198km/h C．223km/h D．270km/h【答案】C【解析】初速度为零的匀加速直线运动，位移速度关系关系当时，，解得时，汽车的速度大小约为故C正确，ABD错误。故选C。4．（2022·山东日照·三模）甲、乙两物体分别从h和2h高处自由下落，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）A．落地时乙的速度大小是甲的2倍B．乙的下落时间是甲的2倍C．甲、乙两物体在最后1s内下落的高度相同D．甲、乙两物体在最后1s内的速度变化量相同【答案】D【解析】B．由自由落体运动规律知由下落高度之比为1:2，可知乙落地的时间是甲落地时间的倍，故B错误；A．由可知乙落地的速度大小是甲的倍，故A错误；C．物体在最后1s内下落的高度可表示为（v是末速度）由于二者落地速度不等，所以最后1s内下落的高度不同，C错误；D．自由落体是匀变速直线运动，任意相等时间内速度变化量都相同，所以甲、乙两物体在最后1s内的速度变化量相同，D正确。故选D。5．（2022·山东临沂·三模）总质量为的跳伞运动员从离地高492米的上海世贸大厦顶部由静止开始跳下，经过拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的图（g取）。根据图像可估算（　　）A．运动员在时的加速度大小约为B．运动员在时所受阻力的大小约为C．运动员在前内下落的高度约为D．运动员匀速运动的时间约为【答案】D【解析】A．由图像可知，运动员在时的加速度大小约为选项A错误；B．运动员在前2s内的加速度则时所受阻力的大小约为选项B错误；C．因v-t图像的面积等于位移，则运动员在前内下落的高度约为选项C错误；D．前14s内下落的高度约为运动员匀速运动的时间约为选项D正确。故选D。6．（2022·山东济宁·三模）已知篮球在空气中运动时所受空气阻力与速度大小成正比。篮球与地面碰撞后以大小为v0的速度竖直弹起后到再次与地面碰撞的过程中，以v表示篮球的速度，t表示篮球运动的时间，Ek表示篮球的动能，h表示篮球的高度，则下列图像可能正确的是（　　）A． B．C． D．【答案】D【解析】AB．篮球在上升的过程中，速度越来越小，空气阻力越来越小，由可知其加速度越来越小，速度变化越来越慢，速度图线切线的斜率越来越小，下降过程中，v越大，阻力就越大，由可知加速度就越小，图线切线的斜率继续减小，AB错误；CD．上升过程中，h越大，v越小，阻力就越小，合力就越来越小，Ek—h图线切线斜率越小，下降过程中，h越小，v越大，阻力就越大，合力越小，所以Ek—h图线切线斜率越小，C错误、D正确。故选D。7．（2022·山东·济南一中模拟预测）列车进站做匀减速直线运动的过程中，用、、分别表示列车运动的时间、位移和速度，下列图像正确的是（　　）A． B．C． D．【答案】C【解析】A．列车进站做匀减速直线运动，速度应越来越小，而A中x-t的斜率越来越大，表示其速度越来越大，故A错误；B．列车进站做匀减速直线运动，速度应越来越小，而B中x-t的斜率恒定，表示其做匀速，故B错误；C D．根据匀变速直线的运动规律，有以初速方向为正方向，则a为负且大小恒定，可知v2与x为线性关系，且斜率为负，故D错误，C正确。故选C。8．（2022·山东·泰安一中模拟预测）在测试一无人机的性能时，某同学利用传感器绘制了做直线运动的无人机的位移（x）一时间（t）的关系图像如图所示。从0时刻开始计时，0～6s内无人机的加速度保持不变，图线过（5，45）和（6，60）两点。则（　　）A．无人机的初速度大小为0B．无人机的初速度大小为8m/sC．无人机的加速度大小为4m/s2D．6s末无人机的速度大小为16m/s【答案】D【解析】ABC．设时刻无人机的速度大小为，无人机做匀加速直线运动的加速度大小为a，由题意可知无人机在0～5s内的位移大小为45m。在0～6s内的位移大小为60m，根据代入数据解得ABC错误；D．6s末无人机的速度大小