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1、【物理】物理直线运动练习题20 篇及解析一、高中物理精讲专题测试直线运动1 倾角为的斜面与足够长的光滑水平面在D 处平滑连接，斜面上AB 的长度为3L， BC、CD 的长度均为3.5L， BC 部分粗糙，其余部分光滑。如图，4 个“ ”形小滑块工件紧挨在一起排在斜面上，从下往上依次标为1、 2、 3、 4，滑块上长为L 的轻杆与斜面平行并与上一个滑块接触但不粘连，滑块1 恰好在A 处。现将4 个滑块一起由静止释放，设滑块经过 D 处时无机械能损失，轻杆不会与斜面相碰。已知每个滑块的质量为m 并可视为质点，滑块与粗糙面间的动摩擦因数为tan，重力加速度为g。求（ 1）滑块 1 刚进入 BC 时，
2、滑块 1 上的轻杆所受到的压力大小；（ 2） 4 个滑块全部滑上水平面后，相邻滑块之间的距离。【答案】（ 1） F3 mg sin （ 2） d 4 L43【解析】【详解】（1）以4 个滑块为研究对象，设第一个滑块刚进BC 段时，4 个滑块的加速度为 a，由牛顿第二定律： 4mgsinmgcos4ma以滑块 1为研究对象，设刚进入BC段时，轻杆受到的压力为F，由牛顿第二定律：F mgsinmgcosma已知tan联立可得： F3 mgsin4（2）设 4 个滑块完全进入粗糙段时，也即第4 个滑块刚进入BC 时，滑块的共同速度为 v这个过程， 4 个滑块向下移动了6L 的距离， 1、 2、 3
3、滑块在粗糙段向下移动的距离分别为3L、 2L、L，由动能定理，有：4mgsin6Lmgcos（3L2LL)14mv22可得： v3 gLsin由于动摩擦因数为tan，则4 个滑块都进入BC 段后，所受合外力为 0，各滑块均以速度 v 做匀速运动；第 1 个滑块离开 BC后做匀加速下滑，设到达D 处时速度为 v1，由动能定理：mgsin3.5L1mv121mv 222可得： v14 gLsin当第 1 个滑块到达 BC边缘刚要离开粗糙段时，第2 个滑块正以 v 的速度匀速向下运动，且运动 L 距离后离开粗糙段，依次类推，直到第4 个滑块离开粗糙段。由此可知，相邻两个滑块到达BC 段边缘的时间差为
4、tLL，因此到达水平面的时间差也为tvv所以滑块在水平面上的间距为 dv1t联立解得 d4 L32 某次足球比赛中，攻方使用“边路突破，下底传中”的战术如图，足球场长90m、宽60m.前锋甲在中线处将足球沿边线向前踢出，足球的运动可视为在地面上做匀减速直线运动，其初速度 v0 12m/s，加速度大小 a0 2m/s2.(1) 甲踢出足球的同时沿边线向前追赶足球，设他做初速为零、加速度a1 2m/s2 的匀加速直线运动，能达到的最大速度m 8m/s. 求他追上足球的最短时间.v(2) 若甲追上足球的瞬间将足球以某速度v 沿边线向前踢出，足球仍以a0 在地面上做匀减速直线运动；同时，甲的速度瞬间变
5、为v1 6 m/s ，紧接着他做匀速直线运动向前追赶足球，恰能在底线处追上足球传中，求v 的大小 .【答案】 (1)t6.5sv7.5m/s(2) 【解析】【分析】(1)根据速度时间公式求出运动员达到最大速度的时间和位移，然后运动员做匀速直线运动，结合位移关系求出追及的时间 .(2)结合运动员和足球的位移关系，运用运动学公式求出前锋队员在底线追上足球时的速度【详解】(1)已知甲的加速度为a22m/s2，最大速度为 v28m/s ，甲做匀加速运动达到最大速度的时间和位移分别为：t2v28 s 4sa22x2v2 t284m16m22之后甲做匀速直线运动，到足球停止运动时，其位移x2 vm(t 1
6、t 0) 8 2m 16m由于 x1 x2 x0，故足球停止运动时，甲没有追上足球甲继续以最大速度匀速运动追赶足球，则x0 (x1 x2)vmt 2联立得 :t2 0.5s甲追上足球的时间t t 0 t 2 6.5s(2)足球距底线的距离x2 45 x0 9m设甲运动到底线的时间为t 3，则 x2 v1t 3足球在 t3 时间内发生的位移x2 vt31 a0t322联立解得： v 7.5m/s【点睛】解决本题的关键理清足球和运动员的位移关系，结合运动学公式灵活求解.3 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，物体面光滑
7、，小车的左端紧贴平台的右端从B 静止在足够长的平板小车M 点由静止释放的物体C 上， B 与小车的接触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，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
8、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 在平台上运动过程中mAg=mAaL=vNt-at 2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+
9、 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：(m + m )v = m vAB3A 2此后 A， B 组成的系统与小车发生相互作用，动量守恒，且达到共同速度v4(mA+ mB)v3+mCv2= (m A+mB+mC) v4此过程中 A 相对小车的位移大小为L2，则mgL21mv2212mv3213mv42 解得： L23m22216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
10、守恒定律；能量守恒定律.4 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、 a2=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
11、，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+代入数据得：t1=0.5s L当甲、乙两车速度相等时，设乙车减速运动的时间为t ，即：v0-a 2 t=v 0-a 1（t+t2）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+ 24m故刹车前甲、乙两车之间的距离至少为：s0=s2-s 1=2.4m点睛：
12、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5 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。（ 3）
13、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 8 8m =48m2v 082。（2）撤去 F 后物体的加速度为： a= 2m/st 8 4（ 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。6 如图所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥
14、控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用一架质量m=1 kg 的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F=16 N，无人机上升过程中最大速度为6m/s 若无人机从地面以最大升力竖直起飞，打到最大速度所用时间为 3s，假设无人机竖直飞行时所受阻力大小不变（g 取 10 m s） 2求：(1)无人机以最大升力起飞的加速度；(2)无人机在竖直上升过程中所受阻力Ff 的大小；(3)无人机从地面起飞竖直上升至离地面h=30m 的高空所需的最短时间【答案】（ 1） 2m / s2 （ 2） f 4 N（ 3） 6.5s【解析】（1）根据题意可得 av6m / s02m / s2t3s（2）由牛顿第二定律F fm
15、gma 得 f 4N（3）竖直向上加速阶段x11 at12 ， x19m2h x13.5s匀速阶段 t2v故 tt1t26.5s7 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）（ 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 5【答案】（ 1） 160N（ 2） 158; 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
16、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mghWf1 mv22所以有Wfmgh1212）J1.25 510mv （80 10 158 806J22（3） 14s 后运动员做匀速运动的时间为H h500158s 57stv6运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间t 总 t t （ 14 57）s71s8如图所示，一传送皮带与水平面夹角为=37 ，正以 2 m/s 的恒定速率
17、顺时针运行。现将一质量为 10kg 的工件轻放于其底端，经一段时间送到高3 m 的平台上，已知工件与皮带间的动摩擦因数为=， g 取 10 m/s2 ，求带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能。【答案】 460J【解析】试题分析：对工件，根据牛顿第二定律：解得： a=1m/s2当工件的速度与传送带相等时有：解得： t=2s此时物块的位移：m此过程中传送带的位移：s1=vt=4m则相对位移：由能量关系可知，带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能：=460J考点：牛顿第二定律；能量守恒定律.9 “ 10 米折返跑”的成绩反应了人体的灵敏素质测定时，在平直跑道上，受试者以站立式起跑姿势站在起点终
18、点线前，当听到“跑”的口令后，全力跑向正前方10 米处的折返线，测试员同时开始计时受试者到达折返线处时，用手触摸折返线处的物体（如木箱），再转身跑向起点终点线，当胸部到达起点终点线的垂直面时，测试员停表，所用时间即为“ 10 米折返跑”的成绩，设受试者起跑的加速度为4m / s2 ，运动过程中的最大速度为 4 m/s，快到达折返线处时需减速到零，加速度的大小为8m / s2 受试者在加速和减速阶段运动均可视为匀变速直线运动问该受试者“10米折返跑”的成绩为多少秒？【答案】 6.25s【解析】【分析】【详解】对受试者，由起点终点线向折返线运动的过程中加速阶段有vm1st1a1s11 vmt12m
19、2减速阶段有t3vm0.5sa2s31 vmt3 1m2匀速阶段有l(s1s3 )t2vm1.75s由折返线向起点终点线运动的过程中加速阶段有t4vm1sa1s41vmt 42m2匀速阶段有ls42st5vm故受试者 10 米折返跑的成绩为tt1t 2t 3t4t56.25s10 A、 B 两车在一直线上向右匀速运动，（两车不同车道）B 车在 A 车前， A 车的速度大小为 V1=8m/s， B 车的速度大小为V2=20m/s，当 A、 B 两车相距X0=28m时， B 车因前方突发情况紧急刹车（已知刹车过程的运动可视为匀减速直线运动），加速度大小为a=2m/s2，从此时开始计时，求：（ 1） B 车经多长时间停止？这段时间内A 车 B 车位移分别为多少？（ 2） B 车停止时， A 车是否追上 B 车？（ 3） A 车追上 B 车所用的时间？【答案】 （1） t=10s， xA=80m， xB=100m；（ 2）没有追上 ；（ 3）16s【解析】【详解】（1） B 车停止的时间这段时间内A 车 B 车位移分别为：（2） B 车停止时，两车相距：则 A 车没有追上B 车.，（3） B 车停止后， A 车追上 B 车还需要运动的时间，则 A 车追上 B 车所用的时间为：【点睛】此题关键是要搞清两车的运动情况，弄清楚两车运动的位移关系和时间关系，最好画出运动的草图分析 .