1、高中物理直线运动的技巧及练习题及练习题( 含答案 ) 及解析一、高中物理精讲专题测试直线运动1 2022 年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一某滑道示意图如下,长直助滑道AB 与弯曲滑道 BC 平滑衔接,滑道 BC 高 h=10 m , C 是半径=20 m 圆弧的最低点,质量m=60 kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,加速R度 a=4.5 m/s 2,到达 B 点时速度 vB=30 m/s 取重力加速度 g=10 m/s 2(1)求长直助滑道AB的长度;L(2)求运动员在AB 段所受合外力的冲量的I 大小;(3)若不计 BC 段的阻力,画出运动员经过C 点
2、时的受力图,并求其所受支持力FN 的大小【答案】( 1) 100m ( 2) 1800 N s ( 3) 3 900 N【解析】(1)已知 AB 段的初末速度,则利用运动学公式可以求解斜面的长度,即v2v022aL可解得 : Lv2v02100m2 a( 2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以ImvB01800N s(3)小球在最低点的受力如图所示由牛顿第二定律可得:Nmgm vC2R从 B 运动到 C 由动能定理可知:mgh1 mv21 mv2CB22解得 ; N 3900N故本题答案是:(1) L100m (2) I1800N s ( 3) N 3900N点睛:本题考查了动能
3、定理和圆周运动,会利用动能定理求解最低点的速度,并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小2 现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向匀速行驶,甲车在前,乙车在后,当两车快要到十字路口时,甲车司机看到绿灯开始闪烁,已知绿灯闪烁3 秒后将转为红灯请问:(1)若甲车在绿灯开始闪烁时刹车,要使车在绿灯闪烁的3 秒时间内停下来且刹车距离不得大于18m,则甲车刹车前的行驶速度不能超过多少?( 2)若甲、乙车均以 v0=15m/s 的速度驶向路口,乙车司机看到甲车刹车后也紧急刹车(乙车司机的反应时间 t2=0.4s,反应时间内视为匀速运动)已知甲车、乙车紧急刹车时的加速度大小分别为 a1=5m/s 2、 a
4、2=6m/s 2 若甲车司机看到绿灯开始闪烁时车头距停车线L=30m,要避免闯红灯,他的反应时间t 1 不能超过多少?为保证两车在紧急刹车过程中不相撞,甲、乙两车刹车前之间的距离s0 至少多大?【答案】 (1)( 2)【解析】( 1)设在满足条件的情况下,甲车的最大行驶速度为v1 根据平均速度与位移关系得:所以有: v1=12m/s(2)对甲车有v0 t 1+ L代入数据得:t1=0.5s当甲、乙两车速度相等时,设乙车减速运动的时间为v0-a 2 t=v 0-a 1(t+ t2)t ,即:解得: t=2s则 v=v0-a 2t=3m/s此时,甲车的位移为:乙车的位移为:s2 v0 t 2+ 2
5、4m故刹车前甲、乙两车之间的距离至少为:s0=s2-s 1=2.4m点睛:解决追及相遇问题关键在于明确两个物体的相互关系;重点在于分析两物体在相等时间内能否到达相同的空间位置及临界条件的分析;必要时可先画出速度- 时间图象进行分析3 某人驾驶一辆小型客车以v0 10m/s 的速度在平直道路上行驶,发现前方s 15m 处有减速带,为了让客车平稳通过减速带,他立刻刹车匀减速前进,到达减速带时速度v 5.0m/s 已知客车的总质量3m 2.0 10kg.求:(1)客车到达减速带时的动能Ek;(2)客车从开始刹车直至到达减速带过程所用的时间t;(3)客车减速过程中受到的阻力大小f【答案】4t 2s(3
6、)3(1) Ek2.5 10J (2)f 5.0 10N【解析】【详解】(1) 客车到达减速带时的功能k1mv2,解得 Ek4E 2 2.5 10J(2) 客车减速运动的位移sv0v t ,解得 t 2s2(3) 设客车减速运动的加速度大小为a,则 v v0 at, f ma解得 3f5.010 N4 一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上 ,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由落下 .落到一定位置时 ,制动系统启动 ,到地面时刚好停下 .已知座舱开始下落时的高度为75 m ,当落到离地面 30m 的位置时开始制动 ,座舱均匀减速 .重力加速度g
7、 取 10 m / s2 ,不计空气阻力 .( 1)求座舱下落的最大速度 ;( 2)求座舱下落的总时间 ;(3)若座舱中某人用手托着重30N 的铅球 ,求座舱下落过程中球对手的压力.【答案】 (1) 30m/s (2) 5s( 3) 75N【解析】试题分析:( 1) v2=2gh;vm 30m/s座舱在自由下落阶段所用时间为:h1gt12t 1 3s2h座舱在匀减速下落阶段所用的时间为:t2v 2s2所以座舱下落的总时间为:t t1 t25s对球,受重力 mg 和手的支持力 N 作用,在座舱自由下落阶段,根据牛顿第二定律有mgNmg解得: N 0根据牛顿第三定律有: N N 0,即球对手的压力
8、为零在座舱匀减速下落阶段,根据牛顿第二定律有mgNma根据匀变速直线运动规律有:a 0v2 15m/s 22h2解得: N 75N( 2 分)根据牛顿第三定律有:N N 75N,即球对手的压力为75N考点:牛顿第二及第三定律的应用52018 年 12 月 8 日 2 时 23 分,嫦娥四号探测器成功发射,开启了人类登陆月球背面的探月新征程,距离2020 年实现载人登月更近一步,若你通过努力学习、刻苦训练有幸成为中国登月第一人,而你为了测定月球表面附近的重力加速度进行了如下实验:在月球表面上空让一个小球由静止开始自由下落,测出下落高度h20m时,下落的时间正好为t 5s ,则:( 1)月球表面的
9、重力加速度 g月 为多大?( 2)小球下落过程中,最初 2s 内和最后 2s 内的位移之比为多大?【答案】 1.6 m/s 21:4【解析】【详解】( 1)由 h 1 g 月 t 2 得: 20 1222g 月 5解得: g 月 1.6m/ s2(2)小球下落过程中的 5s 内,每 1s 内的位移之比为 1:3:5:7:9 ,则最初 2s 内和最后 2s 内的位移之比为:( 1+3):( 7+9) =1:4.6 物体在斜坡顶端以1 m/s 的初速度和0.5 m/s 2 的加速度沿斜坡向下作匀加速直线运动,已知斜坡长24 米,求:(1) 物体滑到斜坡底端所用的时间(2) 物体到达斜坡中点速度【答
10、案】( 1) 8s( 2)13m / s【解析】【详解】(1)物体做匀加速直线运动,根据位移时间关系公式,有:x v0t1 at 22代入数据得到:14=t+0.25t 2解得:t=8s 或者 t =-12s(负值舍去)所以物体滑到斜坡底端所用的时间为8s( 2)设到中点的速度为 v1,末位置速度为 vt ,有:v t =v0+at1=1+0.5 8m/s=5m/svt2v022ax22xv1v0 2a联立解得:v1 13m/s7 一物体从离地80m高处下落做自由落体运动,g=10m/s2,求(1) 物体下落的总时间 :(2) 下落 3s 后还高地多高 ?【答案】( 1) 4s( 2) 35m
11、【解析】( 1)根据 h1gt2得,落地的时间 t2h24sg(2)下落 3s 内的位移 h31 gt322则此时距离地面的高度h=H-h3,联立得: h=35m8 一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块;在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5m ,如图( a)所示 t=0 时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至t=1s 时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板已知碰撞后 1s 时间内小物块的 v t 图线如图( b)所示木板的质量是小物块质量的 15 倍,重力加速度大小 g 取 10m/s 2求(1)木
12、板与地面间的动摩擦因数1 及小物块与木板间的动摩擦因数2;( 2)木板的最小长度;( 3)木板右端离墙壁的最终距离【答案】 (1) 0.1 和 0.4( 2) 6.0m (3) 6.5m【解析】试题分析:(1)根据图像可以判定碰撞前木块与木板共同速度为v4m / s碰撞后木板速度水平向左,大小也是v4m / s木块受到滑动摩擦力而向右做匀减速,根据牛顿第二定律有2 g4 0 m / s2,解得 20.41木板与墙壁碰撞前,匀减速运动时间t=1s,位移 x4.5m,末速度 v=4m/s,其逆运动则为匀加速直线运动可得x vt1 at 2 ,带入可得 a1m / s22木块和木板整体受力分析,滑动
13、摩擦力提供合外力,即2 ga ,可得1 0.1( 2)碰撞后,木板向左匀减速,依据牛顿第二定律有1Mm g2mgMa1 ,可得a1 4m / s23对滑块,则有加速度 a2 4m / s2,滑块速度先减小到0,此时,木板向左的位移为x1vt11 a1t1210 m , 末速度 v18 m / s233滑块向右位移 x2 40 t12m2此后,木块开始向左加速,加速度仍为a24m / s2木块继续减速,加速度仍为a14 m / s23假设又经历 t2 二者速度相等,则有a2t2v1a1t2 ,解得 t20.5s此过程,木板位移 x3v1t21a1t227m 。末速度 v3v1a1t22m / s
14、26滑块位移此后木块和木板一起匀减速。二者的相对位移最大为xx1x2x3x4 6m滑块始终没有离开木板,所以木板最小的长度为6m(3)最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止,整体加速度a1g 1m / s2位移 x5v322m2a所以木板右端离墙壁最远的距离为x1x2x56.5m考点:考查了牛顿第二定律与运动学公式的综合应用【名师点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度,所以在做这一类问题时,特别又是多过程问题时,先弄清楚每个过程中的运动性质,根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速度用运动学公式解题或者根据运动学公式求解加速度然后根据加速度利用牛顿第二定律求解力视频92015 年 12
15、月 20 日 11 时 42 分,深圳光明新区长圳红坳村凤凰社区宝泰园附近山坡垮塌, 20 多栋厂房倒塌, 91 人失联假设当时有一汽车停在小山坡底(如图所示),突然司机发现在距坡底 S1=180m 的山坡处泥石流以 2m/s 的初速度、 0.7m/s 2 的加速度匀加速倾泻而下,假设司机(反应时间为 1s)以 0.5m/s 2 的加速度匀加速启动汽车且一直做匀加速直线运动,而泥石流到达坡底后速率不变且在水平面做匀速直线运动问:(1)泥石流到达坡底后的速率是多少?到达坡底需要多长时间?( 2)从汽车启动开始,经过多长时间才能加速到泥石流达坡底后的速率?( 3)汽车司机能否安全逃离泥石流灾害?【
16、答案】( 1) 20s 16 m/s ( 2) 32s( 3)能安全逃离【解析】【分析】【详解】( 1)设泥石流到达坡底的时间为 t 1,速率为 v1,则由 v12-v02=2as1得 v1=16 m/s由 v1=v0+a1t1得 t 1=20 s(2)设汽车从启动到速度与泥石流的速度相等所用的时间为t ,则:由 v 汽=v1=a t得 t=32s( 3)所以 s 汽=256ms 石 =v1t 1=v( t+1 t1 )=16 ( 32+120) =208m因为 s 石 s 汽 ,所以能安全逃离10 如图所示,为车辆行驶过程中变道超车的情景。图中A、B 两车相距L=7m 时, B 车正以 vB
17、=4m/s 速度匀速行驶, A 车正以 vA=8m/s 的速度借道超越同向行驶的B 车,此时 A 车司机发前方不远处有一辆汽车C 正好迎面驶来, A 车司机不得不放弃超车,而立即驶回到与 B 车相同的正常行驶车道。不考虑变道过程中车速的变化和位移的侧向变化,则(1) A 车至少以多大的加速度刹车匀减速,才能避免与B 车相撞。(2)若 A 车驶回原车道时,司机估计会与B 车相碰的危险,立即以大小为aA2 的加=1m/s速度刹车,同时鸣笛发出信号提醒B 车司机加速, B 车司机经过 t0=1s 的反应时间后,立即以 aB=0.5m/s 2 的加速度匀加速。(不计A 车司机的反应时间)。则:B 车加
18、速后经过多长时间A、B 两车速度相等;A 会不会追尾 B 车(请通过计算分析)。【答案】(1822不会追尾)m/s;( ) 2s,7【解析】【详解】(1) A 车减速到与 B 车同速时,若恰未与 B 车相碰,则 A 车将不会与 B 车相碰,设经历的时间为 t,则A 车位移: xAvAvB t2B 车位移: xBvB txA xB L由式代值解得:t=3.5s则 A 车与 B 车不相碰,刹车时的最小加速度大小:avA vB8 4 m / s28 m / s2t3.57(2)设 B 车加速后经过 t1 秒两车同速,则:vAaA t1t0vBaB t1代值解得: t12sA、B 车同速时,若A 车未追尾 B 车,则 A 车不会追尾 B 车,设两车同速时速度为v,则:v vB aB t15m / s此过程中, A 车位移: xA vAv t1t0 19.5m2B 车位移: xB vBt0vBv13m2t1两车位移差:xxA xB 6.5mL故 A 车不会追尾B车 .