物理直线运动练习全集及解析

物理】物理直线运动练习全集及解析一、高中物理精讲专题测试直线运动1.质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F,其运动的’’图象如图所示°取」m/s2，求：(1)物体与水平面间的动摩擦因数■:；(2)水平推力F的大小；(3)IIs内物体运动位移的大小.【答案】(1)0.2；(2)5.6N；(3)56m。【解析】【分析】【详解】由题意可知，由vt图像可知，物体在4〜6s内加速度:Av8

百—-—-—2m/s2物体在4〜6s内受力如图所示根据牛顿第二定律有：联立解得：“=0.2由vt图像可知：物体在0〜4s内加速度:Av又由题意可知：物体在0〜4s内受力如图所示根据牛顿第二定律有：F-jimg二ma2代入数据得：F=5.6N(3)物体在0〜14s内的位移大小在数值上为图像和时间轴包围的面积，则有:x—_x8x14m—SGrn

【点睛】在一个题目之中，可能某个过程是根据受力情况求运动情况，另一个过程是根据运动情况

分析受力情况；或者同一个过程运动情况和受力情况同时分析，因此在解题过程中要灵活

处理．在这类问题时，加速度是联系运动和力的纽带、桥梁．如图所示，在沙堆表面放置一长方形木块4其上面再放一个质量为m的爆竹B,木块的质量为M.当爆竹爆炸时，因反冲作用使木块陷入沙中深度力，而木块所受的平均阻力2）爆竹能上升的最大高度。答案】（1）为九若爆竹的火药质量以及空气阻力可忽略不计，重力加速度g。求:（2）爆竹能上升的最大高度。答案】（1）2(f-M ⑵一MMM m2g解析】详解】1（1）对木块，由动能定理得：Mgh-fh=0-—Mv2,解得：2(解得：2(f-Mg)h

M（2）爆竹爆炸过程系统动量守恒，由动量守恒定律得：Mv-mvf=0爆竹做竖直上抛运动，上升的最大高度：H=v爆竹做竖直上抛运动，上升的最大高度：H=vf—2g(f-Mg)Mh解得：H=上m2g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，h 2.5m故相遇时间为：t= = =0.5sv 5m/s0（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二vt-1gt202带入数据，有0=5t-5t2，解得：t=1s或t=0（舍去）；11假设小球未落地，在1s内小球的位移为x=gt2=x10x12=5m，i2 2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，L0.5m故小球穿过圆管的时间t'= = =0」sv 5m/s0如图所示，物体A的质量m二1kg，静止在光滑水平面上的平板车B，质量为Am二0.5kg，长为L=1m.某时刻A以v0二4m/s向右的初速度滑上木板B的上表面，B0在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力F，忽略物体A的大小，已知A与B之间的动摩擦因素卩二0.2，取重力加速度g二10m/s2.求：（1） 若F=5N，物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离.（2） 如果要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件.&&【答案】（1）0.5m（2）1NWFW3N【解析】（1）物体A滑上木板B以后，作匀减速运动，有ymg=maA得aA=|ig=2m/s2木板B作加速运动，有F+ymg=MaB，代入数据解得：aB=14m/s2两者速度相同时，有v0-aAt=aBt，代入数据解得：t=0.25s

TOC\o"1-5"\h\z1 1 1 15A滑行距离:B滑行距离:S=vrt-8^2=4x0.25-x2x= A滑行距离:B滑行距离:A02A2 16 161117S°=a°t2=xl4xm=—m.B2B2161615 7最大距离：曲金忆-=0.5m(2)物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B具有共同的速度V],贝y：V2—v2 v2-0 1二i+L2a 2aA BV—V V又： 1—4aaA B代入数据可得：aB=6(m/s2)由F=m2aB-^m1g=1N若FV1N,则A滑到B的右端时，速度仍大于B的速度，于是将从B上滑落，所以F必须大于等于1N.当F较大时，在A到达B的右端之前，就与B具有相同的速度，之后，A必须相对B静止，才不会从B的左端滑落.即有：F=(m+m)a，|im1g=m1a所以：F=3N若F大于3N，A就会相对B向左滑下.综上：力F应满足的条件是：1N<F<3N点睛：牛顿定律和运动公式结合是解决力学问题的基本方法，这类问题的基础是分析物体的受力情况和运动情况，难点在于分析临界状态，挖掘隐含的临界条件.如图,MN是竖直放置的长L=0.5m的平面镜，观察者在A处观察，有一小球从某处自由下落,小球下落的轨迹与平面镜相距d=0.25m,观察者能在镜中看到小球像的时间△t=0.2s.已知观察的眼睛到镜面的距离s=0.5m,求小球从静止开始下落经多长时间，观察者才能在镜中看到小球的像.(取g=10m/s2)【答案】0.275s;【解析】试题分析：由平面镜成像规律及光路图可逆可知，人在A处能够观察到平面镜中虚像所对应的空间区域在如图所示的直线PM和QN所包围的区域中，小球在这一区间里运动的距离为图中ab的长度L/.由于/aA/b-MA/N/bA/C-NA/D所以L//L=bA//NA/bA//NA/=(s+d)/s11联立求解，L/=0.75m设小球从静止下落经时间t人能看到，则L=-g(t+/t)2—2gt2代入数据，得t=0.275s考点：光的反射；自由落体运动【名师点睛】本题是边界问题，根据反射定律作出边界光线，再根据几何知识和运动学公式结合求解；要知道当小球发出的光线经过平面镜反射射入观察者的眼睛时，人就能看到小球镜中的像.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控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用•一架质量m=1kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F=16N,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，打到最大速度所无人机以最大升力起飞的加速度；⑵无人机在竖直上升过程中所受阻力Ff的大小；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二4N(3)6.5s【解析】Av6m/s-0(1)根据题意可得a= = =2m/s2At 3s(2)由牛顿第二定律F一f一mg=ma得f二4N1(3)竖直向上加速阶段x=at2,x=9mi2ii匀速阶段t=_=3.5s2v故t=t+1=6.5s12

A、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x0=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；6sV2【解析】B车刹车至停下来的过程中，由v2-v02=2ax得纬=2X=2.5m/s2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：V4=vB+aBtV—V解得t=AB=8S.aB此时B此时B车的位移160m.x=vj+a」2=30x8m——x2.5x82m=BB2B 2A车的位移xA=vAt=10x8m=80m.因xB>xA+x0，故两车会相撞.1设B刹车后经过时间tx两车相撞，则有vAtx+x0=vBtx+-aBtx2,代入数据解得，tx=6s或tx=10s（舍去）.“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4m/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？二二I木箱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？二二I木箱起点终豈线I折返线>1【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vt—m—1S1a1s——vt—2m12m1减速阶段有t——m—0.5S3a2—s—vt—1m32m3匀速阶段有t—1-(S—+S3)—1.75s2vm由折返线向起点终点线运动的过程中加速阶段有vt—m—1S4a1s——vt—2m4 2m4匀速阶段有t-鼻-2s5vm故受试者10米折返跑的成绩为t—t+1+1+1+1—6.25s12345如图所示，为车辆行驶过程中变道超车的情景。图中A、B两车相距L=7m时，B车正以vB=4m/s速度匀速行驶，A车正以叫=8m/s的速度借道超越同向行驶的B车，此时A车司机发前方不远处有一辆汽车C正好迎面驶来，A车司机不得不放弃超车，而立即驶回到与B车相同的正常行驶车道。不考虑变道过程中车速的变化和位移的侧向变化，则（1） A车至少以多大的加速度刹车匀减速，才能避免与B车相撞。（2） 若A车驶回原车道时，司机估计会与B车相碰的危险，立即以大小为aA=1m/s2的加

速度刹车，同时鸣笛发出信号提醒B车司机加速，B车司机经过t0=1s的反应时间后，立即以aB=0.5m/s2的加速度匀加速。（不计A车司机的反应时间）。贝y：①B车加速后经过多长时间A、B两车速度相等;

②A②A会不会追尾B车（请通过计算分析）。8【答案】（1）—m/s2；（2）2s,不会追尾【解析】【详解】（1）A车减速到与B车同速时，若恰未与B车相碰，则A车将不会与B车相碰,设经历的时间为t，则v+vA车位移：x Bt①A2B车位移：x二vt②BBTOC\o"1-5"\h\zx—x—L ^③AB由①②③式代值解得：t=3.5s则A车与B车不相碰，刹车时的最小加速度大小：v—v 8—4/ 8a—b— m/s2—m/s2t3.5 7（2）①设b车加速后经过-秒两车同速，贝y：v-a（t+1）=v+atAA1 0BB1代值解得：t1—2s②A、B车同速时，若A车未追尾B车，则A车不会追尾B车，设两车同速时速度为V,则：v—v+at—5m/sBB1此过程中，A车位移：x'=t （t+t）=19.5mA2 1 0, v+v“B车位移：x—vt+Bt—13mBB0 2 1两车位移差：Ax—x'—x'—6.5m<L两车位移差：AB故A车不会追尾B车.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；d⑵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冷勺距离，那么设定的传感器水平感应距离:应为多少？7ci⑶若以(2)的感应距离设计感应门，欲搬运宽为丨的物体(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？Ma 闿b