高中物理直线运动基础练习题及解析

高中物理直线运动基础练习题及解析

一、高中物理精讲专题测试直线运动

1．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相等．物体A、B和小车C的质量均为1kg，取g=10m/s2．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【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-mAg=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大小为：FN′=3mAg=30N （2）物体A在平台上运动过程中 μmAg=mAa L=vNt-at2

代入数据解得 t=0.5s t=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

33m 16?mgL1?mv12??2mv22解得：L1＝m

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： (mA+ mB)v3= mAv2

121294此后A，B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=\A+mB+mC) v4 此过程中A相对小车的位移大小为L2，则

?mgL2?mv22??2mv32??3mv42解得：L2＝

物体A最终离小车左端的距离为x=L1-L2=

1212123m 1633m 16考点：牛顿第二定律；动量守恒定律；能量守恒定律.

2．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】 【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

vt?v00?30＝s＝6s，则汽车制动8s后的速度是0； a?5（2）在反应时间内汽车的位移：x1=v0t0=15m；

为：t＝v0?vt30?0t＝?6m＝90m ． 22则汽车至少要前行15m+90m=105m才能停下来． 【点睛】

汽车的制动距离为：x2＝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．

3．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．重力加速度g取10m/s2，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＝ma1， 解得：a1＝＝9.6 m/s2. 飞艇在25 s内下落的高度为 h1＝a1t2＝3000 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 v＝a1t＝240 m/s.

减速运动下落的最大高度为 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 N－mg＝ma2， N＝m(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．

4．据《每日邮报》2015年4月27日报道，英国威尔士一只100岁的宠物龟“T夫人”(Mrs T)在冬眠的时候被老鼠咬掉了两只前腿。“T夫人”的主人为它装上了一对从飞机模型上拆下来的轮胎。现在它不仅又能走路，甚至还能“跑步”了，现在的速度比原来快一倍。如图所示，设“T夫人”质量m=1.0kg在粗糙水平台阶上静止，它与水平台阶表面的阻力简化为与体重的k倍，k=0.25，且与台阶边缘O点的距离s=5m。在台阶右侧固定了一个1/4圆弧挡板，圆弧半径R=

m，今以O点为原点建立平面直角坐标系。“T夫人”通过后腿蹬地可

。

提供F=5N的水平恒力，已知重力加速度

（1）“T夫人”为了恰好能停在O点，蹬地总距离为多少？ （2）“T夫人”为了恰好能停在O点，求运动最短时间；

（3）若“T夫人”在水平台阶上运动时，持续蹬地，过O点时停止蹬地，求“T夫人” 击中挡板上的位置的坐标。 【答案】（1）【解析】

试题分析：（1）在水平表面运动过程中：(2)在加速运动中：

；（2）

；（3）

由可求得，

而加速运动中最大速度：在减速运动中：

则T夫人在台阶表面运动的总时间：（3）若在台阶表面一直施力：

离开台阶后有：

且有：

解得：

5．（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8 s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）【解析】

试题分析：（1）0～24 s内一直处于上升阶段，H=

×24×64 m=768m

=

m/s2=\2

（3）

（2）8s末发动机关闭，此后探测器只受重力作用，g=探测器返回地面过程有

（3）上升阶段加速度：a=8m/s2 由

得，

得

考点：v-t图线；牛顿第二定律.

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相距S0＝40 m时刹车，以a＝0.5 m/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）815s

【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 m x2＝v2t＝200 m

摩托车与最后一辆汽车的距离：Δx＝(300－200－40) m＝60 m 故摩托车追上的汽车数n＝

2

60＋1＝3.4，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t1，最后一辆汽车超过摩托车的时刻为t2. 则：Δx＋v2t＝v1t－

12at 2解得：Δt＝t2－t1＝815s.

7．.某校物理课外小组为了研究不同物体水下运动特征， 使用质量m=0.05kg的流线型人形模型进行模拟实验．实验时让模型从h=0.8m高处自由下落进入水中．假设模型入水后受到大小恒为Ff=0.3N的阻力和F=1.0N的恒定浮力，模型的位移大小远大于模型长度，忽略模型在空气中运动时的阻力，试求模型

（1）落到水面时速度v的大小； （2）在水中能到达的最大深度H； （3）从开始下落到返回水面所需时间t．