物理直线运动专项习题及答案解析及解析

1、物理直线运动专项习题及答案解析及解析一、高中物理精讲专题测试直线运动1.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vo=12m/s，加速度大小ao=2m/s2.応g Er!cn-t统!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ai=2m/s2的匀加速直线运动，能达到的最大速度Vm=8m/s.求他追上足球的最短时间.(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ao在地面上做匀减速直线运动；同时，甲的速度瞬间变为vi=6 m/s,紧接着

2、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) t=6.5s (2) v=7.5m/s【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2 2之后甲做匀速直线运动，到足球停止运动时，其位移X2=vm(t1to)=8x 2叶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

3、动追赶足球，则Xo(X1+X2)=Vmt2联立得:t2=0.5s甲追上足球的时间t=t+t2=6.5s足球距底线的距离X2=45X0=9m设甲运动到底线的时间为t3，贝y X2=V1t312足球在t3时间内发生的位移X2vt3a0t3的时间和位移分别为：t注128s 4s3222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2.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

4、，玻璃管足够长，小球竖直向上被弹出，在0点与弹簧分离，然后返回。在0点正上方选取一点P,利用仪器精确测得0P间的距离为H,从0点出发至返回0点的时 间间隔为Ti,小球两次经过P点的时间间隔为T2。(1) 求重力加速度g;(ii)若0点距玻璃管底部的距离为S,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，在地球上不同的地方，g的大小是不同的，下表列

5、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？赤广武上北纽地点道 州汉 海京约莫斯料北极纬度0*23*0卅30*331TF404( (r55W90s直力抑速度鼻禳9.7949.789.帥9.8039.8169.832【答案】(1)g齐，Lo吝；(2)，2T1T2求出的重力加速度比实际值大；(3)解析见详解。【解析】【详解】(1)(i)小球从0点上升到最大高度过程中:hi21gTig22小球从P点上升的最大高度：h212g依据题意：hih2H联立解得：gT28HT2T1T2(ii)真空管至少的长度：L L0hiLoT12H2T22以I表示摆长，0表示摆线与竖

6、直方向的夹角,(2)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:m表示摆球的质量，F表示摆线对摆2、9)2,Feos0=mgT由以上式子得：T=2nLCO二，而单摆的周期公式为T=2n-，即使在单摆实验 gg中，摆角很小，05。，但cosBvI，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

7、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：3.为提高通行效率，许多高速公路出入口安装了电子不停车收费系统ETC甲、乙两辆汽车分别通过ETC通道和人工收费通道(MTC驶离高速公路，流程如图所示假设减速带离收 费岛口x=60m，收费岛总长度d=40m，两辆汽车同时以相同的速度Vi=72km/h经过减速带 后，一起以相同的加速度做匀减速运动甲车减速至V2=36km/h后，匀速行驶到中心线即可完成缴费，自动栏杆打开放行；乙车刚好到收费岛中心线收费窗口停下，经过t=15s的时间缴费成功，人工栏打开放行随后两辆汽车匀加速到速

8、度V1后沿直线匀速行驶，设加速和减速过程中的加速度大小相等，求：(1)此次人工收费通道和ETC通道打开栏杆放行的时间差t;(2)两辆汽车驶离收费站后相距的最远距离X.【答案】(1)17s；(2)400m- x= 60m甲-乙-*严-d兰4 0/;z- *；忑沁濾:够熔:畑探冨磁:收费岛办血线故重力加速度随着维度的增加而增大。【解析】27,5【分析】【详解】Vi72km/s=20m/s,V 18km/s=5m/s , 536km/s=10m/s,(2)乙车从收费岛中心线开始出发又经t38s加速到V,20m/s，与甲车达到共同速度，此时两车相距最远.这个过程乙车行驶的距离与之前乙车减速行驶的距离相

9、等x乙xd60上080m,22从收费岛中心线开始，甲车先从V010m/s加速至V,20m/s,这个时间为ti4s然后匀速行驶x甲X,V,t3t t160 20 8 17 4480m故两车相距的最远距离为x x甲x乙480 80 400m.4.某汽车在高速公路上行驶的速度为108km/h，司机发现前方有障碍物时，立即采取紧急刹车，其制动过程中的加速度大小为5m/s2，假设司机的反应时间为0.50s,汽车制动过程中做匀变速直线运动。求：(1)汽车制动8s后的速度是多少(2)汽车至少要前行多远才能停下来？【答案】(1)0(2)105m【解析】(i)两车减速运动的加速度大小为a2Vi22022(60

10、40)甲车减速到V,所用时间为tiViV20 102.54s,走过的距离为xi出竺20 i0260m,甲车从匀速运动到栏杆打开所用时间为t2(xdXi)V240602602s甲车从减速到栏杆打开的总时间为t甲tit26s乙车减速行驶到收费岛中心线的时间为t3Vi202.5从减速到打开栏杆的总时间为t乙t0t3i58 23s人工收费通道和ETC通道打开栏杆放行的时间差t甲23 6 i7s；27,5【详解】(1)选取初速度方向为正方向，有：V0=108km/h=30m/s，由vt=v0+at得汽车的制动时间为：t=VtV=0s=6s,则汽车制动8s后的速度是0;(2) 在反应时间内汽车的位移 ：x

11、i=voto=15m;汽车的制动距离为：x2=VoVtt=30_06m=90m.2 2则汽车至少要前行15m+90m=105m才能停下来.【点睛】解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论，并能灵活运用，注意汽车在反 应时间内做匀速直线运动.5.如图所示，某次滑雪训练，运动员站在水平雪道上第一次利用滑雪杖对雪面的作用获得 水平推力F 84N而从静止向前滑行，其作用时间为ti1.0s， 撤除水平推力F后经过t22.0s，他第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力，作用距离与第一次相同.已知该运动员连同装备的总质量为m 60kg，在整个运动过程中受到的滑动摩擦力大小恒为Ff12N，求

12、：(1) 第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小及这段时间内的位移大小.(2)该运动员(可视为质点)第二次撤除水平推力后滑行的最大距离.【答案】(1)1.2m/s 0.6m;(2)5.2m【解析】【分析】【详解】(1)根据牛顿第二定律得F Ffma1运动员利用滑雪杖获得的加速度为2a11.2m /s第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小v11.2 1.0m /s 1.2m / s位移12x-ia1t10.6m2(2)运动员停止使用滑雪杖后，加速度大小为Ff2a20.2m /sm第二次利用滑雪杖获得的速度大小v2，则v；V22a1x第二次撤除水平推力后滑行的最大距离x25.2m6.物体在斜坡

13、顶端以1 m/s的初速度和0.5 m/s2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= v0t - at22代入数据得到：14=t+0.25t2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W,末位置速度为vt,有：vt=vo+at1=1+O.5x8m/s=5m/sV応=2ax联立解得：= 13m/s7总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上

14、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/s2)(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.X22V22a2解得2Xvo=2a-(3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间.【答案】(1)160N(2)158; 1.25X勺0(3)71s【解析】【详解】(1)从图中可以看出，在t=2s内运动员做匀加速运动，其加速度大小为vt1622a - m/s2=8m/s2t 2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(ga)=80X(10- 8)N=160N(2)

15、从图中估算得出运动员在14s内下落了39.5X2X=n158m根据动能定理，有mgh Wf12mv2所以有Wfmgh12mv=21(80X10X18X80X)J1.25Xj02(3)14s后运动员做匀速运动的时间为丄H h 500 158 ts=57sv6运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间t总=t+t=(14+57)s=71s&(8分)一个质量为1500 kg行星探测器从某行星表面竖直升空，发射时发动机推力恒定，发射升空后8s末，发动机突然间发生故障而关闭；如图所示为探测器从发射到落回 出发点全过程的速度图象；已知该行星表面没有大气，不考虑探测器总质量的变化；求：(1)探测器在行星表

16、面上升达到的最大高度;(2)探测器落回出发点时的速度；(3) 探测器发动机正常工作时的推力。【答案】(1)768 m；(2厂吃厲几(3) 【解析】试题分析：(1)024 s内一直处于上升阶段，H=X24X64 m=768m-V(2)8s末发动机关闭，此后探测器只受重力作用，g=- =7 m/s2=4 m/s2Af 16探测器返回地面过程有-_.一得，(3)上升阶段加速度：a=8m/s2由-匚厂-厂得,5 - L.W .：.考点：v-t图线；牛顿第二定律.9.一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/s

17、2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10m/s的时间；t14s1212在这段时间警车的位移 为at12.5 420m2 2货车相对于出发点的位移x210 7 4110m两车间的最大距离Vx 90m2 108km/ h 30m/ s；由v at可得警车达到最大速度的时间t212s12此时警车的位移x3at2180m货车相对于出发点的位

18、移X410 7 12190m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30 10 t2190 180得t30.5s则总时间为t t2t312.5s则警车发动后经过12.5s才能追上.故本题答案是：(1)90m(2)12.5s10.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：7777777777777777(1)汽车从发射到接收到