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1、（物理）高考物理直线运动专题训练答案及解析一、高中物理精讲专题测试直线运动1 货车 A 正在公路上以20 m/s 的速度匀速行驶，因疲劳驾驶，司机注意力不集中，当司机发现正前方有一辆静止的轿车B 时，两车距离仅有 75 m（1）若此时轿车 B 立即以 2 m/s2 的加速度启动，通过计算判断：如果货车A 司机没有刹车，是否会撞上轿车 B；若不相撞，求两车相距最近的距离；若相撞，求出从货车A 发现轿车 B 开始到撞上轿车 B 的时间（2）若货车 A 司机发现轿车B 时立即刹车（不计反应时间）做匀减速直线运动，加速度大小为 2 m/s 2（两车均视为质点），为了避免碰撞，在货车A 刹车的同时，轿车
2、B 立即做匀加速直线运动（不计反应时间），问：轿车B 加速度至少多大才能避免相撞【答案】（ 1）两车会相撞 t1=5 s；（ 2） aB2 m/s20.67m/s 23【解析】【详解】（ 1）当两车速度相等时， A、 B 两车相距最近或相撞设经过的时间为 t，则： vA=vB对 B 车 vB=at联立可得： t=10 sA 车的位移为： xA=vAt= 200 mB 车的位移为：xB= 1 at 2 =100 m2因为 xB+x0=175 mxA所以两车会相撞，设经过时间t 相撞，有 :vAt= xo 十1 at 22代入数据解得： t 1=5 s， t2=15 s(舍去 )（2）已知 A 车
3、的加速度大小aA=2 m/s 2，初速度 v0=20 m/s ，设 B 车的加速度为 aB， B 车运动经过时间 t ，两车相遇时，两车速度相等，则有： vA=v0-aAtvB= aBt 且 vA= vB在时间 t 内 A 车的位移为：xA=v0t-1 aAt 22B 车的位移为： xB=1aBt22又 xB+x0= xA联立可得： aB2 m/s20.67m/s232 跳伞运动员做低空跳伞表演，当直升机悬停在离地面224m 高时，运动员离开飞机作自由落体运动，运动了5s 后，打开降落伞，展伞后运动员减速下降至地面，若运动员落地速度为 5m/s ，取 g10m / s2 ，求运动员匀减速下降过
4、程的加速度大小和时间【答案】 a 12.5?m/s2； t3.6s【解析】运动员做自由落体运动的位移为h1 gt 2110 52 m 125m22打开降落伞时的速度为：v1gt105m / s50m / s匀减速下降过程有： v12v222a(Hh)将 v2=5 m/s 、H=224 m 代入上式，求得： a=12.5m/s 2减速运动的时间为： tv1v2505 s3.6?sa12.53 重力加速度是物理学中的一个十分重要的物理量，准确地确定它的量值，无论从理论上、还是科研上、生产上以及军事上都有极其重大的意义。（1）如图所示是一种较精确测重力加速度g 值的方法：将下端装有弹射装置的真空玻璃
5、直管竖直放置，玻璃管足够长，小球竖直向上被弹出，在O 点与弹簧分离，然后返回。在O点正上方选取一点P，利用仪器精确测得OP 间的距离为H，从 O 点出发至返回O 点的时间间隔为T1，小球两次经过P 点的时间间隔为T2。（ i ）求重力加速度 g；（ ii ）若 O 点距玻璃管底部的距离为 L0，求玻璃管最小长度。（ 2）在用单摆测量重力加速度 g 时，由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，如图所示这时如果测出摆球做这种运动的周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，问这样求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比，哪个大？试定量比较。（3）精确的实验发现，在地
6、球上不同的地方，g 的大小是不同的，下表列出了一些地点的重力加速度。请用你学过的知识解释，重力加速度为什么随纬度的增加而增大？【答案】（ 1） g8H， L0T12 H3）2222 ；（ 2）求出的重力加速度比实际值大；（T1T2T1T2解析见详解。【解析】【详解】1 g2（1）（ i）小球从 O 点上升到最大高度过程中： h1T12212小球从 P 点上升的最大高度：h2gT222依据题意： h1h2H联立解得： g8HT12T22（ii ）真空管至少的长度：LL0h1故 L L0T12HT12T22（2）以 l 表示摆长， 表示摆线与竖直方向的夹角，m 表示摆球的质量，F 表示摆线对摆球的
7、拉力， T 表示摆球作题图所示运动的周期，小球受力分析如图：则有 FsinmLsin（ 2）2 ， Fcos mgT由以上式子得：T2Lcos，而单摆的周期公式为T 2L ，即使在单摆实验gg中，摆角很小，5，但 cos l，这表示对于同样的摆长L，摆球在水平面内作圆周运动的周期 T 小于单摆运动的周期 T，所以把较小的周期通过求出的重力加速度的数值将大于 g 的实际值。（3）地球是自转，地球表面的所有物体都随着地球共同做匀速圆周运动，万有引力的一个分力提供物体随地球自转的向心力，另一个分力为重力，在赤道附近,物体做匀速圆周运动的半径最大 ,赤道上的自转半径为地球半径R，所以重力最小,重力加速
8、度就最小。随着纬度升高 ,自转半径减小,自转的向心力减小,万有引力的另一个分力G 增大；如图所示：故重力加速度随着维度的增加而增大。4 如图所示，一个带圆弧轨道的平台固定在水平地面上，光滑圆弧MN 的半径为R=3.2m，水平部分NP 长 L=3.5m，物体 B 静止在足够长的平板小车C 上， B 与小车的接触面光滑，小车的左端紧贴平台的右端从M 点由静止释放的物体A 滑至轨道最右端P 点后再滑上小车，物体A 滑上小车后若与物体B 相碰必粘在一起，它们间无竖直作用力A 与平台水平轨道和小车上表面的动摩擦因数都为0.4，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 物体 A、B 和小车 C 的质量均为1kg
9、，取 g=10m/s 2求(1)物体 A 进入 N 点前瞬间对轨道的压力大小？(2)物体 A 在 NP 上运动的时间？(3)物体 A 最终离小车左端的距离为多少？【答案】 (1)物体 A 进入 N 点前瞬间对轨道的压力大小为30N ；(2)物体 A 在 NP 上运动的时间为0.5s(3)物体 A 最终离小车左端的距离为33 m16【解析】试题分析：（ 1）物体 A 由 M 到 N 过程中，由动能定理得： mAgR=mAvN2在 N 点，由牛顿定律得FN-m Ag=mA联立解得 FN=3mAg=30N由牛顿第三定律得，物体A 进入轨道前瞬间对轨道压力大小为：FN =3mAg=30N（2）物体 A
10、 在平台上运动过程中mAg=mAaN2L=v t-at代入数据解得 t=0.5st=3.5s(不合题意，舍去 )（3）物体 A 刚滑上小车时速度v1= vN-at=6m/s从物体 A 滑上小车到相对小车静止过程中，小车、物体A 组成系统动量守恒，而物体B 保持静止(mA+ mC)v2= mAv1小车最终速度 v2=3m/s此过程中 A 相对小车的位移为L1，则mgL11 mv1212mv22 解得： L19 m224物体 A 与小车匀速运动直到A 碰到物体 B，A，B 相互作用的过程中动量守恒：(mA+ mB)v3= mAv2此后 A， B 组成的系统与小车发生相互作用，动量守恒，且达到共同速
11、度v4(m + m )v +m v = (m+m +m ) v4AB3C 2ABC此过程中 A 相对小车的位移大小为L2，则mgL21 mv2212mv3213mv42 解得： L23 m22216物体 A 最终离小车左端的距离为x=L1-L2=33 m16考点：牛顿第二定律；动量守恒定律；能量守恒定律.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
12、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如图甲所示，长为4m 的水平轨道 AB 与半径为R=0 6m 的竖直半圆弧轨道BC在 B 处相连接，有一质量
13、为1kg 的滑块（大小不计），从A 处由静止开始受水平向右的力F 作用， F 的大小随位移变化关系如图乙所示，滑块与AB 间动摩擦因数为 025，与 BC间的动摩擦因数未知，取g =l0m/s 2求：（ 1）滑块到达 B 处时的速度大小；（ 2）滑块在水平轨道 AB 上运动前 2m 过程中所需的时间；（3）若滑块到达B 点时撤去力F，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能达到最高点C，则滑块在半圆轨道上克服摩擦力所做的功是多少【答案】（ 1） 2 10 m / s（ 2）8 s （ 3） 5J35【解析】试题分析：（ 1）对滑块从A 到 B 的过程，由动能定理得1F1x1 F3x3 mgx2mvB
14、2 得 vB210 m/s （2）在前 2 m 内，由牛顿第二定律得111at12F mg ma且 x 28s解得 t1 35（3）当滑块恰好能到达最高点C 时，有 mg m vC2R对滑块从 B 到 C的过程，由动能定理得Wmg 2R 1 mv C2 1 mvB222代入数值得W 5 J即克服摩擦力做的功为5 J考点：动能定理；牛顿第二定律7 如图 ,MN是竖直放置的长L=0.5m 的平面镜 , 观察者在 A 处观察 , 有一小球从某处自由下落, 小球下落的轨迹与平面镜相距d=0.25m, 观察者能在镜中看到小球像的时间t=0.2s .已知观察的眼睛到镜面的距离s=0.5m, 求小球从静止开
15、始下落经多长时间, 观察者才能在镜中看到小球的像.(取 g=10m/s2)【答案】0.275s；【解析】试题分析：由平面镜成像规律及光路图可逆可知，人在A 处能够观察到平面镜中虚像所对应的空间区域在如图所示的直线PM和QN 所包围的区域中，小球在这一区间里运动的距离为图中 ab 的长度 L/ 由于 aA/ b MA / N bA/ C NA/ D 所以 L/ /L=bA/ /NA / bA/NA / =（ s+d） /s联立求解， L/ =0 75m 设小球从静止下落经时间t 人能看到，则L/1 g(t t )2 1 gt 222代入数据，得t=0 275s考点：光的反射；自由落体运动【名师点
16、睛】本题是边界问题，根据反射定律作出边界光线，再根据几何知识和运动学公式结合求解；要知道当小球发出的光线经过平面镜反射射入观察者的眼睛时，人就能看到小球镜中的像8 如图甲所示，质量 m=8kg 的物体在水平面上向右做直线运动。过a 点时给物体作用一个水平向右的恒力 F 并开始计时，在4s 末撤去水平力 F 选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得v t 图象如图乙所示。（取重力加速度为10m/s 2）求：（1） 8s 末物体离 a 点的距离（2）撤去 F 后物体的加速度（3）力 F 的大小和物体与水平面间的动摩擦因数。【答案】 （1） 48m 。（ 2） 2m/s 2。
17、（ 3） 16N， 0.2。【解析】【详解】（1） 8s 末物体离 a 点的距离等于梯形的面积大小，为：S=4 88m =48m2v08= 2m/s2。（2）撤去 F 后物体的加速度为： a=84t（3）撤去 F 后，根据牛顿第二定律得：f=ma=8（ 2） N=16N，负号表示加速度方向与速度方向相反。撤去 F 前物体匀速运动，则有：F=|f|=16Nf16物体与水平面间的动摩擦因数为：=0.2。mg80【点睛】本题关键先根据运动情况求解加速度，确定受力情况后求解出动摩擦因数；再根据受力情况确定加速度并根据运动学公式得到物体的运动规律。9 物体在斜坡顶端以 1 m/s 的初速度和 0.5 m
18、/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 v0t1at 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/s10 一辆长途客车正以 v=2
19、0m/s 的速度匀速行驶，突然，司机看见车的正前方x0 33m 处有一只狗，如图（甲）所示，司机立即采取制动措施，若从司机看见狗开始计时（t=0），长途客车的“速度一时间”图象如图（乙）所示。（ 1）求长途客车制动时的加速度；（ 2）求长途客车从司机发现狗至停止运动的这段时间内前进的距离；（ 3）若狗正以 v=4m/s 的速度与长途客车同向奔跑，问狗能否摆脱被撞的噩运【答案】（ 1） a5m/s2（ 2） s50m（ 3）狗被撞【解析】（ 1）根据加速度的定义可由图像得：av0205m/s2t4.50.5（2）根据 v t图线下面的面积值为位移大小，则由图像可得：x1 v0t1t21200.5 4.550m22（3）当客车由 v020m/s 减速到 v4m/s 时，所需时间为tv4203.2sa5司机从看到狗到速度减为v4m/s 所通过的位移为x1v0t1v2v0248.4m2a而狗通过的位移为x2v t1t14.8mx23347.8m因为 x1x233 ，所以狗将被撞。综上所述本题答案是：（1） a5m/s2 （ 2） x50m （ 3）狗将被撞