高中物理直线运动专题训练答案及解析

1、高中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 如图所示，一木箱静止在长平板车上，某时刻平板车以a = 2. 5m/ s2 的加速度由静止开始向前做匀加速直线运动，当速度达到v = 9m/s时改做匀速直线运动，己知木箱与平板车之间的动摩擦因数= 0.22 5，箱与平板车之间的最大静摩擦力与滑动静擦力相等（g 取10m/s 2）。求：（ 1）车在加速过程中木箱运动的加速度的大小（ 2）木箱做加速运动的时间和位移的大小（ 3）要使木箱不从平板车上滑落，木箱开始时距平板车右端的最小距离。【答案】（ 1）（ 2） 4s； 18m（ 3） 1.8m【解析】试题分析：（1）设木箱的最

2、大加速度为，根据牛顿第二定律解得则木箱与平板车存在相对运动，所以车在加速过程中木箱的加速度为（2）设木箱的加速时间为，加速位移为。（3）设平板车做匀加速直线运动的时间为，则达共同速度平板车的位移为则要使木箱不从平板车上滑落，木箱距平板车末端的最小距离满足考点：牛顿第二定律的综合应用.2a、 b 两列火车，在同一轨道上同向行驶，a 车在前，其速度v =10m/s， b 车在后，速a度 vb=30m/s 因大雾能见度很低，b 车在距 a 车 s=75m 时才发现前方有a 车，这时 b 车立即刹车，但b 车要经过180m 才能够停止问：（1） b 车刹车后的加速度是多大？（2）若 b 车刹车时 a

3、车仍按原速前进，请判断两车是否相撞？若会相撞，将在b 车刹车后何时？若不会相撞，则两车最近距离是多少？（3）若 b 车在刹车的同时发出信号，a 车司机经过 t=4s 收到信号后加速前进，则a 车的加速度至少多大才能避免相撞？【答案】 （1） 2.5m / s2 ，方向与运动方向相反（2）6s 两车相撞（ 3） aa 0.83m / s2【解析】试题分析：根据速度位移关系公式列式求解；当速度相同时，求解出各自的位移后结合空间距离分析；或者以前车为参考系分析；两车恰好不相撞的临界条件是两部车相遇时速度相同，根据运动学公式列式后联立求解即可（1） b 车刹车至停下过程中， vt0, v0 vb 30

4、m / s, s 180m由 0 vb22ab s 得 abvb 22.5m / s22s故 b 车刹车时加速度大小为2.5m / s2 ，方向与运动方向相反（2）假设始终不相撞，设经时间t 两车速度相等，则有：vavbab t ，解得： tvavb1030ab8s2.5此时 b 车的位移： sbvb t1 abt 23081 2.582160m22a 车的位移： sava t10880m因3(3 )66133333设经过时间 t两车相撞，则有 vats vb t1 ab t 22代入数据解得： t16s,t210s，故经过6s 两车相撞（3）设 a 车的加速度为 aa 时两车不相撞两车速度相

5、等时：vaaa (tt )vbabt即： 10aa (tt)302.5t此时 b 车的位移： sbvbt1abt 2 ,即： sb30t1.25t 22a 车的位移： savat1aa (tt)22要不相撞，两车位移关系要满足sbsas解得 aa0.83m / s23 如图所示，一圆管放在水平地面上，长为 l=0.5m，圆管的上表面离天花板距离 h=2.5m ，在圆管的正上方紧靠天花板放一颗小球，让小球由静止释放，同时给圆管一竖直向上大小为5m/s 的初速度， g 取 10m/s （ 1）求小球释放后经过多长时间与圆管相遇？（ 2）试判断在圆管落地前小球能不能穿过圆管？如果不能，小球和圆管落地

6、的时间差多大？如果能，小球穿过圆管的时间多长？【答案】 （1） 0.5s（ 2） 0.1s【解析】试题分析：小球自由落体，圆管竖直上抛，以小球为参考系，则圆管相对小球向上以 5m/s 做匀速直线运动；先根据位移时间关系公式求解圆管落地的时间；再根据位移时间关系公式求解该时间内小球的位移（假设小球未落地），比较即可；再以小球为参考系，计算小球穿过圆管的时间（1）以小球为参考系，则圆管相对小球向上以5m/s 做匀速直线运动，故相遇时间为： th2.5m0.5sv05m / s（2）圆管做竖直上抛运动，以向上为正，根据位移时间关系公式，有x v0t1 gt 22带入数据，有 0 5t5t2 ，解得：

7、 t=1s 或 t=0（舍去）；假设小球未落地，在1s 内小球的位移为 x11 gt 21 10 125m，22而开始时刻小球离地的高度只有3m，故在圆管落地前小球能穿过圆管；再以小球为参考系，则圆管相对小球向上以5m/s 做匀速直线运动，故小球穿过圆管的时间l0.5mt 0.1sv05m / s4 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,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

8、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

9、为零在座舱匀减速下落阶段，根据牛顿第二定律有mgnmaa0 v215m/s 2根据匀变速直线运动规律有：2h2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5美国密执安大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘 nasa的飞艇参加了 “微重力学生飞行机会计划 ”，飞行员将飞艇开到 6000m 的高空后，让飞艇由静止下落，以模拟一种微重力的环境下落过程飞艇所受空气阻力为其重力的0.04 倍，这样，可以获得持续25s 之久的失重状态，大学生们就可以进行微重力影响的实验紧接着飞艇又做匀减速运动，若飞艇离地面的高度不得低于500m

10、重力加速度g 取10m/s 2 ，试计算：（ 1）飞艇在 25s 内所下落的高度；（ 2）在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力至少是其重力的多少倍【答案】（ 1）飞艇在25s 内所下落的高度为 3000m ；（2）在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力至少是其重力的2.152 倍【解析】：(1) 设飞艇在 25 s 内下落的加速度为a1，根据牛顿第二定律可得mg f 阻 ma 1，解得： a1 9.6 m/s 2.飞艇在 25 s 内下落的高度为h1 a1t 23000 m.(2)25 s 后飞艇将做匀减速运动，开始减速时飞艇的速度v 为va1t 240 m/s.减速运动下落的最大高

11、度为h2 (6000 3000 500)m 2500 m.减速运动飞艇的加速度大小a2 至少为a2 11.52 m/s2 .设座位对大学生的支持力为n，则nmg ma2，nm(g a2) 2.152mg根据牛顿第三定律，n n即大学生对座位压力是其重力的2.152 倍6a、 b 两列火车，在同一轨道上同向行驶， a 车在前，其速度 va 10 m/s ， b 车在后，速度 vb30 m/s ，因大雾能见度很低， b 车在距 a 车 x0 75 m 时才发现前方有 a 车，这时 b 车立即刹车，但 b 车要经过 180 m 才能停止，问： b 车刹车时 a 车仍按原速率行驶，两车是否会相撞？若会

12、相撞，将在 b 车刹车后多长时间相撞？若不会相撞，则两车最近距离是多少？【答案】会相撞；6 s【解析】 b 车刹车至停下来的过程中，由v2 v022ax 得 abvb22.5m / s22x假设不相撞，依题意画出运动过程示意图，如下图所示设经过时间t 两车速度相等，对b 车有： va vb abt解得 tvavb8s .ab此时 b 车的位移xb vbt 1 abt2 308 m 1222 2.5 8m 160 m.a 车的位移xavat 10 8 m 80 m.因 xbxax0，故两车会相撞设 b 刹车后经过时间 tx两车相撞，则有a x0b x1b x2，v t x v t2a t代入数据

13、解得，t x6 s 或 t x10 s(舍去 )7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

14、律；能量守恒定律.8 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相距040 m 时刹车，以a0.5sm/s2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n 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

15、 20 s由速度位移公式得：v22 v12v 2ax1解得 x1 300 mx vt 200 m22摩托车与最后一辆汽车的距离：x (300 200 40) m 60 m故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：12x v2t v1t at2解得：t t2 t1 815 s.9比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹如图所示，已知斜塔第一层离地面的高度h1=6.8m ，为了测量塔的总高度，在塔顶无初速度释放一个小球，小球经过第一层到达地面的时间 t1=0.2s，重力加速度g 取 10m/s 2

16、，不计空气阻力（ 1）求斜塔离地面的总高度 h；（ 2）求小球从塔顶落到地面过程中的平均速度【答案】（ 1）求斜塔离地面的总高度h 为 61.25m；（ 2）小球从塔顶落到地面过程中的平均速度为 17.5m/s 【解析】试题分析：（ 1）设小球到达第一层时的速度为v1，则有 h1= v1t 1+代入数据得v1= 33m/s ，塔顶离第一层的高度h2=54.45m所以塔的总高度h= h1+ h2= 61.25m（2）小球从塔顶落到地面的总时间t=3.5s，平均速度= =17.5m/s考点：自由落体运动规律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

17、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 20m/s ，靠近站口时以大小为a1 5 m/s 2 的加速度匀减速，通过收费站口时的速度为 va2 4 m/s2的匀加速至原来的速度(假设收费站的前、后都是平t 8 m/s，然后立即以直大道 )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： vt2 v02 - 2a11x解得： x1 33.6 m.该车通过收费站经历匀减速和