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物理直线运动专项及解析.docx

上传人:HR专家 文档编号:11747472 上传时间:2020-12-29 格式:DOCX 页数:8 大小:278.12KB
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资源描述

1、物理直线运动专项及解析一、高中物理精讲专题测试直线运动1 质量为2kg 的物体在水平推力F 的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的图象如图所示取m/s 2,求:( 1)物体与水平面间的动摩擦因数;( 2)水平推力 F 的大小;(3)s 内物体运动位移的大小【答案】( 1) 0.2;( 2)5.6N;( 3) 56m 。【解析】【分析】【详解】( 1)由题意可知,由 v-t 图像可知,物体在 4 6s 内加速度:物体在 4 6s 内受力如图所示根据牛顿第二定律有:联立解得: =0.2(2)由 v-t 图像可知:物体在0 4s 内加速度:又由题意可知:物体在0 4s 内受力如图所示

2、根据牛顿第二定律有:代入数据得: F=5.6N(3)物体在0 14s 内的位移大小在数值上为图像和时间轴包围的面积,则有:【点睛】在一个题目之中,可能某个过程是根据受力情况求运动情况,另一个过程是根据运动情况分析受力情况;或者同一个过程运动情况和受力情况同时分析,因此在解题过程中要灵活处理在这类问题时,加速度是联系运动和力的纽带、桥梁2 为确保行车安全,高速公路不同路段限速不同,若有一段直行连接弯道的路段,如图所示,直行路段AB 限速 120km /h,弯道处限速60km/h(1)一小车以 120km/ h 的速度在直行道行驶,要在弯道B 处减速至 60km/ h,已知该车制动的最大加速度为

3、2.5m/ s2,求减速过程需要的最短时间;(2)设驾驶员的操作反应时间与车辆的制动反应时间之和为2s(此时间内车辆匀速运动),驾驶员能辨认限速指示牌的距离为x0=100m,求限速指示牌 P 离弯道 B 的最小距离【答案】( 1) 3.3s( 2) 125.6m【解析】【详解】(1) v0 120km / h120 m / s , v60km / h60 m / s3.63.6根据速度公式 v=v0-at,加速度大小最大为2.5m/s 2解得: t=3.3s;(2)反应期间做匀速直线运动,x1=v0t 1=66.6m ;22解得: x=159m则 x=159+66.6-100m=125.6m

4、应该在弯道前125.6m 距离处设置限速指示牌.3 伽利略在研究自出落体运动时,猜想自由落体的速度是均匀变化的,他考虑了速度的两种变化:一种是速度随时间均匀变化,另一种是速度随位移均匀变化。现在我们已经知道.自由落体运动是速度随时间均匀变化的运动。有一种“傻瓜”照相机的曝光时间极短,且固定不变。为估测“傻瓜”照相机的曝光时间,实验者从某砖墙前的高处使一个石子自由落下,拍摄石子在空中的照片如图所示。由于石子的运动,它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知石子在A 点正上方1.8m 的高度自由下落. 每块砖的平均厚度为6.0cm.( 不计空气阻力, g 取 10m/s 2)a. 计算石子到达A 点的速

5、度大小vA ;b. 估算这架照相机的曝光时间( 结果保留一位有效数字。【答案】 6m/s, 0.02s ;【解析】【详解】a、由自由落体可知,设从O 点静止下落:hOA=1.8mhOA12gt 2 , t2hOAg0.6svAgt6m / sb、由图中可知h AB 距离近似为两块砖厚度方法一: hAB=12cm=0.12mhOB=hOA+hAB=1.92cmhOA1gt B22t B=0.62s曝光时间 t=t B-t A=0.02s方法二、由于曝光时间极短,可看成匀速直线运动t= hAB0.12 s 0.02svA64 质点从静止开始做匀加速直线运动,经4s 后速度达到,然后匀速运动了10s

6、,接着经 5s 匀减速运动后静止求:( 1 )质点在加速运动阶段的加速度;( 2 )质点在第 16s 末的速度;( 3 )质点整个运动过程的位移【答案】 (1) 5m/s 2 ( 2) 12m/s( 3) 290m【解析】【分析】根据加速度的定义式得加速和减速运动阶段的加速度,根据匀变速运动的速度和位移公式求解。【详解】(1 )设加速阶段的加速度为a1,则: v1=a 1t 1解得质点在加速运动阶段的加速度:a1 =m/s 2=5m/s 2(2 )设减速运动阶段的加速度为a2,由于 v2 =v 1+a 2 t2,所以, a2=m/s 2=-4m/s2当 t=16s 时,质点已减速运动了: t3

7、 =16s-14s=2s质点在第16s 末的速度为:;v3=v 1+a 2 t3 =(20-24)m/s=12m/s(3 )匀加速直线运动的位移:x1 = t 1 =4m=40m匀速直线运动位移 :x2 =vt 2=2010m=200m匀减速直线运动的位移x3= t 3 =5m=50m则质点整个运动过程的总位移:x=x 1+x 2+ +x 3=(40+200+50)m=290m5 光滑水平桌面上有一个静止的物体 ,其质量为 7kg,在 14N 的水平恒力作用下向右做匀加速直线运动 ,求 :5s 末物体的速度的大小 ? 5s 内通过的位移是多少 ?【答案】 x=25m【解析】【分析】根据牛顿第二

8、定律求出物体的加速度,根据速度时间公式和位移时间公式求出5s 末的速度和 5s 内的位移【详解】(1)根据牛顿第二定律得,物体的加速度为:aF 14 m / s22m / s2 ;m75s 末的速度为: v=at=2 5m/s=10m/s.(2) 5s 内的位移为:x= 1 at 2 1222 25m 25m【点睛】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁6如图所示,质量为M=8kg 的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力F,当小车向右运动速度达到时,在小车的右端轻轻放置一质量m=2kg 的小物块,经过 t1 =2s 的时间,小物块与小车保持相对

9、静止。已知小物块与小车间的动摩擦因数0.2,假设小车足够长,g 取 10m s2,求:(1)水平恒力 F 的大小;(2)从小物块放到车上开始经过t=4s 小物块相对地面的位移;(3)整个过程中摩擦产生的热量。【答案】( 1) 8N( 2) 13.6m( 3) 12J【解析】试题分析:(1)设小物块与小车保持相对静止时的速度为v,对于小物块,在t 1=2s 时间内,做匀加速运动,则有:对于小车做匀加速运动,则有:联立以上各式,解得:F=8N( 2)对于小物块,在开始 t1=2s 时间内运动的位移为:此后小物块仍做匀加速运动,加速度大小为,则有x=x1+x2联立以上各式,解得:x=13.6m(3)

10、整个过程中只有前2s 物块与小车有相对位移小车位移:相对位移:解得: Q=12J考点:牛顿第二定律的综合应用.7 如图所示,有一条沿顺时针方向匀速传送的传送带,恒定速度v=4m/s ,传送带与水平面的夹角 =37,现将质量m=1kg 的小物块轻放在其底端(小物块可视作质点),与此同时,给小物块沿传送带方向向上的恒力F=10N,经过一段时间,小物块上到了离地面高为h=2.4m 的平台上已知物块与传送带之间的动摩擦因数 =0.,5( g 取10m/s 2, sin37 =0.6, cos37 =0.8)问:(1)物块从传送带底端运动到平台上所用的时间?(2)若在物块与传送带达到相同速度时,立即撤去

11、恒力F,计算小物块还需经过多少时间离开传送带以及离开时的速度?【答案】 (1) 1.25s( 2) 2m/s【解析】试题分析:(1)对物块受力分析可知,物块先是在恒力作用下沿传送带方向向上做初速为零的匀加速运动,直至速度达到传送带的速度,由牛顿第二定律ma1a12Fmgcos37mgsin37 ( 1 分),计算得:8m / st1vv20.5s (1 分) x11m( 1 分)a12a1物块达到与传送带同速后,对物块受力分析发现,物块受的摩擦力的方向改向ma2Fmgcos37mgsin37 ( 1 分),计算得:a20Q xh4.0m ( 1 分)x2x x10.75s (1 分)得 t t

12、1t21.25 s (1 分)sin37t2vv(2)若达到同速后撤力F,对物块受力分析,因为mgsin37 mgcos37,故减速上行ma3mgsin37mgcos37( 1 分),得 a32m / s2设物块还需 t离开传送带,离开时的速度为vt ,则 v2vt22a3 x2 ( 1分), vt 2m / s(1 分)tv vt (1 分) t1s( 1 分)a3考点:本题考查匀变速直线运动规律、牛顿第二定律。8 总质量为 80kg 的跳伞运动员从离地 500m 的直升机上跳下,经过 2s 拉开绳索开启降落伞,如图所示是跳伞过程中的 v-t 图,试根据图象求:( g 取 10m/s 2)(

13、 1) t 1s 时运动员的加速度和所受阻力的大小( 2)估算 14s 内运动员下落的高度及克服阻力做的功( 3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间【答案】()( ) 51160N2158; 1.2510J(3) 71s【解析】【详解】(1)从图中可以看出,在t 2s 内运动员做匀加速运动,其加速度大小为avt16 m/s 2=8m/s 2t2设此过程中运动员受到的阻力大小为f,根据牛顿第二定律,有mg f ma得 f m(g a) 80(10 8)N 160N(2)从图中估算得出运动员在14s 内下落了39.5 22m158m根据动能定理,有mghWf1mv22所以有Wfmgh1212)

14、J1.25 510mv ( 80 10 158 806J22(3) 14s 后运动员做匀速运动的时间为tH h500158s 57sv6运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间t 总 t t ( 14 57)s71s9 一辆值勤的警车停在公路当警员发现从他旁边以10m/s 的速度匀速行驶的货车有违章行为时 ,决定去拦截 ,经 5s 警车发动起来 ,以 a=2 m/s2加速度匀加速开出维持匀加速运动,能达到的最大速度为 20m/s,试问:(1)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少 ?(2) 警车要多长时间才能追上违章的货车?【答案】 (1)75m(2)15s【解析】【详解】(1)两车速度相同时

15、间距最大设警车用时 t 1v 货 =at 1得 t 1= 5s间距 x=V1( t1+5 )-0v1 t1 =75m2(2)设经 t2 时间警车达到最大速度v2=20m/sv2=a t2得 t 2=10s此时x警0 v2 t2 100m2x 货 = v1( t 2+5)=150m由于 x 警 x 货 ,所以追不上设警车经时间t 追上0 v2 t2+ v2( t - t 2) = v1( t +5)2得 t=15s10 一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10m/ s 的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5s 后警车发动起来,并以2m/ s2 的加速度做匀加速运动,并尽快

16、追上货车,但警车的行驶速度必须控制在108km/h 以内问:( 1)警车在追赶货车的过程中,两车间的最大距离是多少?( 2)求出警车发动后至少要多长时间才能追上货车?【答案】( 1) 90m(2) 12.5s【解析】【分析】【详解】1 当两车速度相同时距离最大由 v at可得警车达到 10m / s 的时间; t14s在这段时间警车的位移 x11 at1212.5 4220m22货车相对于出发点的位移x210 74110m两车间的最大距离Vx90m2 108km / h30m / s ;由 v at可得警车达到最大速度的时间t212s此时警车的位移x31 at22180m2货车相对于出发点的位移 x4107 12 190m由于警车的位移小于货车的位移,所以仍末追上设再经过 t3 追上,则3010 t 2190 180得 t3 0.5s则总时间为 tt2t312.5s则警车发动后经过12.5s 才能追上故本题答案是:( 1)90m ( 2) 12.5s

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