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1、高考物理专题汇编物理直线运动( 一 ) 及解析一、高中物理精讲专题测试直线运动1 如图甲所示为 2022 年北京冬奥会跳台滑雪场馆“雪如意 ”的效果图如图乙所示为由助滑区、空中飞行区、着陆缓冲区等组成的依山势而建的赛道示意图运动员保持蹲踞姿势从 A 点由静止出发沿直线向下加速运动，经过距离A 点 s=20m 处的 P 点时，运动员的速度为 v1 =50.4km/h 运动员滑到 B 点时快速后蹬，以v2=90km/h 的速度飞出，经过一段时间的空中飞行，以 v3=126km/h 的速度在 C 点着地 .已知 BC两点间的高度差h=80m，运动员的质量 m=60kg，重力加速度 g 取 9.8m/
2、s 2，计算结果均保留两位有效数字.求(1)A 到 P 过程中运动员的平均加速度大小；(2)以 B 点为零势能参考点，求到C 点时运动员的机械能；(3)从 B 点起跳后到C 点落地前的飞行过程中，运动员克服阻力做的功【答案】 (1) a4.9m/s (2) E1.0 104 J (3)W2.9 104 J【解析】【详解】(1) v1 50.4km/h 14m/s由 v12 2as解得： av124.9m/s2s(2) v290km/h25m/s , v3 126km/h35m/s由能量关系： Emgh1 mv322E10290J1.0104 J（按 g 取 10m/s 2 算， E11250J
3、1.1 104 J ）(3)由动能定理 ： mghW1 mv321 mv2222解得： W29040J2.9104 J（按 g 取10m/s 2 算， W30000J3.0104 J2 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
4、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
5、大小为：FNA =3mg=30N（2）物体 A 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mgL1121219mv122mv2解得： L m24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
6、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=33m16考点：牛顿第二定律；动量守恒定律；能量守恒定律.3 小球从离地面80m 处自由下落，重力加速度g=10m/s 2。问：(1)小球运动的时间。(2)小球落地时速度的大小v 是多少？【答案】 (1)4s ； (2)40m/s【解析】【分析】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，由位移公式求解时间
7、，用速度公式求解落地速度。【详解】解：（ 1）由得小球运动的时间：落地速度为：4 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
8、+at1=1+0.5 8m/s=5m/svt2v022ax22xv1v0 2a联立解得：v1 13m/s5 学校开展自制玩具汽车速度赛，比赛分为30 m和50 m两项，比赛在水平操场举行，所有参赛车从同一起跑线同时启动，按到达终点的先后顺序排定名次。某同学有两辆玩具车，甲车可在启动居立即以额定功率加速运动；乙车启动后可保持2 m/s 2 的加速度做匀加速运动直到其速度达15m/s 。两车进行模拟测试时发现，同时从起跑线启动后，经6s 两车到达同一位置。试通过计算、分析判断该同学应分别以哪一辆玩具车参加30m和 50m的比赛。【答案】赛程小于36m时应以甲车参赛；赛程为50m时应以乙车参赛.【解
9、析】对乙车，根据解得 6s 内位移为 x1=36m 由已知 6s 内两车位移相同，做两车的速度 -时间图像；由图像可知6s 时刻乙车追上甲车，此时两车位移均为36m；此前甲车超前乙车，故赛程小于 36m时应以甲车参赛； 6s后乙车速度还小于 15m/s，乙车速度总是大于甲车的速度，根据 2ax2=v2可得乙车速度达到15m/s 的过程中位移为x2=56.25m ；赛程长为 36-56.25m 时，乙车一定比甲车快，故赛程为50m时应以乙车参赛 .6 一列汽车车队以v1 10 m/s的速度匀速行驶，相邻车间距为25 m，后面有一辆摩托车以 v2 20 m/s 的速度同向行驶，当它与车队最后一辆车
10、相距S040 m2m/s 的加速度做匀减速直线运动，摩托车从车队旁边行驶而过，设车队车辆数时刹车，以a0.5n 足够多，问：(1) 摩托车最多能与几辆汽车相遇？(2) 摩托车从赶上车队到离开车队，共经历多少时间？( 结果可用根号表示 )【答案】 (1)3辆（ 2） 8 15 s【解析】 (1)当摩托车速度减为10 m/s 时，设用时为t，摩托车行驶的距离为x1，每辆汽车行驶的距离都为x2.由速度公式得：v2 v1 at解得 t 20 s由速度位移公式得：v22 v12v 2ax1解得 x1 300 mx2v2t 200 m摩托车与最后一辆汽车的距离：x (300 200 40) m 60 m故
11、摩托车追上的汽车数n 60 13.4，则追上汽车 3 辆 .25(2)设摩托车追上最后一辆汽车的时刻为t 1，最后一辆汽车超过摩托车的时刻为t2.则：x v2t v1t 1 at 22解得：t t2 t1 815 s.72015 年 12 月 20 日塌， 20 多栋厂房倒塌，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
12、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？【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
13、 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8 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
14、10m / s 的时间； t14s在这段时间警车的位移 x11at1212.5 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 x31at22180m2货车相对于出发点的位移x410 7 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） 12.5s9如图，在倾角为 =37
15、的足够长固定斜面底端，一质量m=1kg 的小物块以某一初速度沿斜面上滑，一段时间后返回出发点。物块上滑所用时间t 1 和下滑所用时间 t 2 大小之比为t 1： t 2=1：取 g=10m s2，sin37 =0.6， cos37=0.8。求：（ 1）物块由斜面底端上滑时的初速度v1 与下滑到底端时的速度 v2 的大小之比；（ 2）物块和斜面之间的动摩擦因数；（3）若给物块施加一大小为N、方向与斜面成适当角度的力，使物块沿斜面向上加速运动，求加速度的最大值。【答案】（ 1）（ 2） 0.5（3） 2.5m/s 2【解析】试题分析：（1）物块由斜面底端上滑时：物块由斜面顶端下滑时：则（2）物块由
16、斜面底端上滑时：物块由斜面顶端下滑时：联立以上各式得：=0.5（3）设 F 与斜面的夹角为 ，则 Fcos mgsin （ mgcos Fsin ） =ma 整理得： F（cos sin ） （ mgcos Fsin ） =ma令，则最大值为 1 ，故于是 am=2.5m/s 2考点：本题旨在考查牛顿运动定律的应用。10 图 a 为自动感应门，门框上沿中央安装有传感器，当人或物体与传感器的水平距离小于或等于某个设定值（可称为水平感应距离）时，中间两扇门分别向左右平移，当人或物体与传感器的距离大于设定值时，门将自动关闭。图b 为感应门的俯视图，A 为传感器位置，虚线圆是传感器的感应范围，已知每扇
17、门的宽度为d，最大移动速度为，若门开启时先匀加速运动而后立即以大小相等的加速度匀减速运动，每扇门完全开启时的速度刚好为零，移动的最大距离为 d，不计门及门框的厚度。(1)求门开启时做加速和减速运动的加速度大小；(2)若人以 的速度沿图中虚线 S 走向感应门，要求人到达门框时左右门同时各自移动距离，那么设定的传感器水平感应距离 应为多少？的(3)若以 (2)的感应距离设计感应门，欲搬运宽为的物体（厚度不计），并使物体中间沿虚线 s 垂直地匀速通过该门（如图c），物体的移动速度不能超过多少？【答案】 (1)(2)【解析】试题分析：（l=d(3)1）作出每扇门开启过程中的速度图象，根据图象求出加速度
18、；（2）人只要在门打开的时间内到达门框处即可安全通过，由此求出设定的传感器水平感应距离 ；（ 3）为满足宽为 的物体通过门，根据题意分析门所做的运动，根据运动公式求解。（1）依题意每扇门开启过程中的速度图象如图所示：设门全部开启所用的时间为，由图可得由速度时间关系得：联立解得：（2）要使单扇门打开，需要的时间为人只要在t 时间内到达门框处即可安全通过，所以人到门的距离为联立解得：（3）依题意宽为的物体移到门框过程中，每扇门至少要移动的距离，每扇门的运动各经历两个阶段：开始以加速度a 运动的距离，速度达到，所用时间为，而后又做匀减速运动，设减速时间为，门又动了的距离由匀变速运动公式，得：解得：和（不合题意舍去）要使每扇门打开所用的时间为故物体移动的速度不能超过【点睛】抓住本题的关键，就是会根据题意作出每扇门的速度时间图象，并且知道速度时间图象的考点，即斜率表示加速度，与时间轴围成的面积表示位移 ，最后根据题目意思分析门框的运动状态 ，得出门框的运动性质，由此进行列式求解。