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1、高考物理直线运动专题训练答案含解析一、高中物理精讲专题测试直线运动1 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
2、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？8H2T1H；（ 2）求出的重力加速度比实际值大；（3）【答案】（ 1） g22 ， L0T1T2T12T22解析见详解。【解析】【详解】12（1）（ i）小球从 O 点上升到最大高度
3、过程中： h1T12g22小球从 P 点上升的最大高度：h21 gT222依据题意： h1h2H联立解得： g8HT12T22（ii ）真空管至少的长度： LL0h1T2H故 L L01T12T22（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，
4、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。2如图所示，一根有一定电阻的直导体棒质量为、长为 L，其两端放在位于水平面内间距也为 L 的光滑平行导轨上，并与之接触良好；棒左侧两导轨之间连接一可控电阻；导轨置于匀强磁场中，磁
5、场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面，时刻，给导体棒一个平行与导轨的初速度，此时可控电阻的阻值为，在棒运动过程中，通过可控电阻的变化使棒中的电流强度保持恒定，不计导轨电阻，导体棒一直在磁场中。（1）求可控电阻R 随时间变化的关系式；（2）若已知棒中电流强度为I，求时间内可控电阻上消耗的平均功率P；（3）若在棒的整个运动过程中将题中的可控电阻改为阻值为的定值电阻，则棒将减速运动位移后停下；而由题干条件，棒将运动位移后停下，求的值。【答案】（ 1）；（ 2）；（ 3）【解析】试题分析：（1）因棒中的电流强度保持恒定，故棒做匀减速直线运动，设棒的电阻为，电流为I，其初速度为，加速度大小为，
6、经时间后，棒的速度变为，则有：而，时刻棒中电流为：，经时间后棒中电流为：，由以上各式得：。（2）因可控电阻R 随时间均匀减小，故所求功率为：，由以上各式得：。（3）将可控电阻改为定值电阻，棒将变减速运动，有：，而，由以上各式得，而，由以上各式得，所求。考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化【名师点睛】解决本题的关键知道分析导体棒受力情况，应用闭合电路欧姆定律和牛顿第二定律求解，注意对于线性变化的物理量求平均的思路，本题中先后用到平均电动势、平均电阻和平均加速度。3 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,
7、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 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：h1 gt12 t 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
8、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4 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，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；（
9、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 =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
10、（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 杭黄高铁是连接杭州市和黄山市的高速铁路。2018 年 12 月 25 日，正式开通运营，运行时的最大时速为 250 公里。杭黄高速列车在一次联调联试运行中由A 站开往 B 站， A、 B车站间的铁路为直线。技术人员乘此列车从A 车站出发，列车从启动匀加速到270km/h，用了 150s 时间，在匀速运动了10 分钟后，列车匀减速运动，经过
11、200 秒后刚好停在 B 车站. 求 :(1;) 求此高速列车启动、减速时的加速度(2) 求 A、 B 两站间的距离；【答案】 （1） 0.5m/s 2， -0.375m/s 2；（ 2） 58125m 【解析】【分析】分别确定高速列车启动、减速运动过程的初速度、末速度和时间，由加速度定义式a求出加速度。【详解】(1) 由加速度的定义式av 有：t高速列车启动时的加速度为a1v270m0.5mt3.6150s2s2高速列车减速时的加速度为a2v0270m20.375 m2 ；t3.6200ss加速过程的位移为x1125626m(2)2a1t1匀速过程的位移为x2vt245000 m减速过程的位
12、移为x30v27500m2a2总位移为xx1x2x358125 mvt6 在平直公路上，一汽车的速度为15m/s 。从某时刻开始刹车，在阻力作用下，汽车以大小为 2m/s 2 的加速度匀减速运动，求：（ 1）刹车后 5s 内车行驶的距离？（ 2）刹车后 10s 内车行驶的距离？【答案】 （1） 50m (2) 56.25m【解析】设车实际运动时间为t0 ，以汽车初速度方向为正方向。由 vv0 at ，得运动时间 t0v0157.5s ；as2（1）因为 t5st,所以汽车 5s 末未停止运动，则由12x v0tat102故 x1v0t11 at1215 512 52 m 50 m ；22(2)
13、 因为 t 210 st0 ， ,所以汽车 10s 末早已停止运动故 x2v0t01 at0215 7.5127.52m 56.25m 。22点睛：对于匀减速直线运动，已知时间，求解速度和位移时，不能死代公式，要先判断汽车的状态后计算位移的大小 。7 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
14、】（ 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x3 1 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 t30.5s则总时间为tt2t312.5
15、s则警车发动后经过12.5s 才能追上故本题答案是：（ 1）90m （ 2） 12.5s85 1s 时F3=ma30.2=0.1a33=2m/s 2V3=v2-a3t3=0.6-2 0.1=0.4m/s2 分F4=ma40.1=0.1a44=1m/s 2V4=v3-a4t4=0.4-1 0.4=01 分v/t 图像正确3分考点：考查了牛顿第二定律与图像9 汽车智能减速系统是在汽车高速行驶时，能够侦测到前方静止的障碍物并自动减速的安全系统如图所示，装有智能减速系统的汽车车头安装有超声波发射和接收装置，在某次测试中，汽车正对一静止的障碍物匀速行驶，当汽车车头与障碍物之间的距离为360m时，汽车智能
16、减速系统开始使汽车做匀减速运动，同时汽车向障碍物发射一个超声波脉冲信号当汽车接收到反射回来的超声波脉冲信号时，汽车速度大小恰好为10m / s ，此时汽车车头与障碍物之间的距离为320m超声波的传播速度为340m / s求：(1)汽车从发射到接收到反射回来的超声波脉冲信号之间的时间间隔；(2)汽车做匀减速运动的加速度大小；(3)超声波脉冲信号到达障碍物时，汽车的速度大小【答案】 (1) 2s (2)a10m / s2 (3) v车 =19.4m/s【解析】【分析】【详解】(1) 车在 A 点向障碍物发射一个超声波脉冲信号，在B 点接收到反射回来的超声波脉冲信号，此过程经历的时间：tx1x2 =
17、2 s；v声(2) 汽车从 A 运动到 B 的过程中，满足：vBvAatx1x2vA t1 at 22解得：vA30m/sa 10m/s2 ；(3) 超声波脉冲信号从发射到到达障碍物经历的时间：x118tsv声17超声波脉冲信号到达障碍物时，汽车的速度大小：v车 =vAat19.4m/s 10 近几年，国家取消了7 座及以下小车在法定长假期间的高速公路收费，给自驾出行带来了很大的实惠，但车辆的增多也给道路的畅通增加了压力，因此交管部门规定，上述车辆通过收费站口时，在专用车道上可以不停车拿(交 )卡而直接减速通过若某车减速前的速度为 v0，靠近站口时以大小为1 5 m/s2的加速度匀减速，通过收
18、费站口时的速 20m/sa度为 vt8 m/s，然后立即以2 4 m/s2 的匀加速至原来的速度(假设收费站的前、后都是平a直大道 )试问：(1)该车驾驶员应在距收费站口多远处开始减速？(2)该车从减速开始到最终恢复到原来速度的过程中，运动的时间是多少？(3)在 (1)(2)问题中，该车因减速和加速过站而耽误的时间为多少？【答案】 （1） 33.6m（ 2） 5.4s（3） 1.62s【解析】【详解】（1）设该车初速度方向为正方向,该车进入站口前做匀减速直线运动，设距离收费站x1 处开始制动，则有：vt20211 v - 2a x解得： x1 33.6 m.该车通过收费站经历匀减速和匀加速两个阶段，前后两段位移分别为x1 和 x2，时间为 t 1 和2t ，则减速阶段： vt v0 - a1t1 解得： t1 2.4 s加速阶段： t23 s 则加速和减速的总时间为：t t1 t25.4 s. （3）在加速阶段： x2t 2 42 m 则总位移： x x1 x2 75.6 m若不减速所需要时间：t 3.78 s 车因减速和加速过站而耽误的时间：t t t 1.62 s. 【点睛】此题运动的过程复杂，轿车经历减速、加速，加速度、位移、时间等都不一样分析这样的问题时，要能在草稿子上画一画运动的过程图，找出空间关系，有助于解题