高中物理直线运动解题技巧及练习题

1、高中物理直线运动解题技巧及练习题一、高中物理精讲专题测试直线运动1 研究表明，一般人的刹车反应时间（即图甲中“反应过程 ”所用时间） t 0=0.4s，但饮酒会导致反应时间延长在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v0 =72km/h 的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离l=39m减速过程中汽车位移s 与速度 v 的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动取重力加速度的大小 g=10m/s2 求：（ 1）减速过程汽车加速度的大小及所用时间；（ 2）饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；（ 3）减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值【答案】（

2、 1） 8m / s2 ， 2.5s；（ 2） 0.3s ；（ 3） f041mg5【解析】【分析】【详解】（1）设减速过程中，汽车加速度的大小为a，运动时间为t，由题可知初速度v020m / s ，末速度 vt0 ，位移 f ( x)2x21 1由运动学公式得：v022as tv02.5s a由 式代入数据得a8m / s2 t2.5s（2）设志愿者饮酒后反应时间的增加量为t ，由运动学公式得lv0ts ttt0 联立 式代入数据得t 0.3s （ 3）设志愿者力所受合外力的大小为f，汽车对志愿者作用力的大小为f0 ，志愿者的质量为 m，由牛顿第二定律得fma 由平行四边形定则得f 2f 2

3、( mg) 2 0联立 式，代入数据得f041mg52 某人驾驶一辆小型客车以v0 10m/s 的速度在平直道路上行驶，发现前方s 15m 处有减速带，为了让客车平稳通过减速带，他立刻刹车匀减速前进，到达减速带时速度v 5.0m/s 已知客车的总质量3m 2.0 10kg.求：(1)客车到达减速带时的动能ek；(2)客车从开始刹车直至到达减速带过程所用的时间t；(3)客车减速过程中受到的阻力大小f【答案】(1) ek432.5 10j(2)t2s(3)f 5.0 10n【解析】【详解】(1) 客车到达减速带时的功能ek1mv2，解得 e42k 2.5 10j(2) 客车减速运动的位移 sv0v

4、2t ，解得 t 2s(3) 设客车减速运动的加速度大小为a，则 v v0 at， f ma解得 3f5.010 n3 高铁被誉为中国新四大发明之一因高铁的运行速度快，对制动系统的性能要求较高，高铁列车上安装有多套制动装置 制动风翼、电磁制动系统、空气制动系统、摩擦制动系统等在一段直线轨道上，某高铁列车正以v0=288km/h 的速度匀速行驶，列车长突然接到通知，前方 x0=5km 处道路出现异常，需要减速停车列车长接到通知后，经过t l=2.5s将制动风翼打开，高铁列车获得a1=0.5m/s2 的平均制动加速度减速，减速t 2=40s 后，列车长再将电磁制动系统打开，结果列车在距离异常处50

5、0m 的地方停下来（1）求列车长打开电磁制动系统时，列车的速度多大？（2）求制动风翼和电磁制动系统都打开时，列车的平均制动加速度a2 是多大？【答案】（ 1） 60m/s （2） 1.2m/s 2【解析】【分析】（1）根据速度时间关系求解列车长打开电磁制动系统时列车的速度；（2）根据运动公式列式求解打开电磁制动后打开电磁制动后列车行驶的距离，根据速度位移关系求解列车的平均制动加速度.【详解】（1）打开制动风翼时，列车的加速度为a1=0.5m/s2，设经过 t2时，列车的速度为1=40sv ，则 v1 =v0-a1t 2=60m/s.（2）列车长接到通知后，经过 t 1=2.5s，列车行驶的距离

6、 x1=v0t1 =200m 打开制动风翼到打开电磁制动系统的过程中，列车行驶的距离x2=2800m打开电磁制动后，行驶的距离x3= x0- x1 - x2=1500m ；4如图甲所示，长为4m 的水平轨道 ab 与半径为r=0 6m 的竖直半圆弧轨道bc在 b 处相连接，有一质量为1kg 的滑块（大小不计），从a 处由静止开始受水平向右的力f 作用， f 的大小随位移变化关系如图乙所示，滑块与ab 间动摩擦因数为 025，与 bc间的动摩擦因数未知，取g =l0m/s 2求：（ 1）滑块到达 b 处时的速度大小；（ 2）滑块在水平轨道 ab 上运动前 2m 过程中所需的时间；（3）若滑块到达

7、b 点时撤去力f，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能达到最高点c，则滑块在半圆轨道上克服摩擦力所做的功是多少【答案】（ 1） 2 10 m / s（ 2）8 s （ 3） 5j35【解析】试题分析：（ 1）对滑块从a 到 b 的过程，由动能定理得1f1x1 f3x3 mgx2mvb2 得 vb210 m/s （2）在前 2 m 内，由牛顿第二定律得111at12f mg ma且 x 28s解得 t1 35（3）当滑块恰好能到达最高点c 时，有 mg m vc2r对滑块从 b 到 c的过程，由动能定理得wmg 2r 1 mv c2 1 mvb222代入数值得 w 5 j即克服摩擦力做的功为5 j

8、考点：动能定理；牛顿第二定律5 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

9、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vat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 ms2 ；t3.6200s(2) 加速过程的位移为x11 a1t125626m2匀速过程的位移为x2vt245000 mx30v2减速过程的位移为7500m2a2总位移为xx1x2x358125 m6 总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下，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/s 2

10、）（ 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（3）估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间 5【答案】（ 1） 160n（ 2） 158; 1.2510j（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avt16 m/s 2=8m/s 2t2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(g a) 80(10 8)n 160n（2）从图中估算得出运动员在14s 内下落了39.5 22m158m根据动能定理，有mghwf1 mv22所以有wfmgh1

11、212）j1.25 510mv （80 10 158 806j22（3） 14s 后运动员做匀速运动的时间为h h500158s 57stv6运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间t 总 t t （ 14 57）s71s7 如图所示为一风洞实验装置示意图，一质量为1kg 的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平面夹角为 370.现小球在 f=20n 的竖直向上的风力作用下，从a 点静止出发向上运动，已知杆与球间的动摩擦因数=0.5 .( sin37 o0.6 , cos37o0.8 ， g=10m/s2 )，求 :(1)小球运动的加速度a1 大小？(2)若 f 作用 3s 后小球到达b 点 ,此时

12、使风力大小不变，方向立即改为水平向左.则从改变风力 f 开始计时，小球经多长时间将回到b 点？【答案】（ 1） 2m/s 2；（ 2） 0 54s【解析】（ 1）在风力 f 作用时有：（ f-mg） sin37 -（ f-mg） cos37 =ma1a1=2 m/s 2 方向沿杆向上（ 2） 3s 时小球速度 ： v=a1t 1=6m/s风力方向改为水平向左后,小球加速度为a2,沿杆方向： -mgsin37 -f cos37 -n=ma2n+mg cos37 =f sin37解得： a2 =-24 m/s 2经过时间 t 2 到达最高点， t2=v=0.25sa2此处距 b 点的位移为： s=

13、 0v t2 =0.75m2小球下滑时的加速度为 a3，有： mgsin37 +fcos37 -n2=ma3 21下滑到 b 点的时间为 t3 , 则 x= a3t 322解得： t33 s6所以 t=t 2+t3=0.54s8 第 21 届世界杯足球赛于 2018 年在俄罗斯境内举行，也是世界杯首次在东欧国家举行在足球比赛中，经常使用“边路突破，下底传中”的战术，即攻方队员带球沿边线前进，到底线附近进行传中某足球场长90 m 、宽60 m，如图所示攻方前锋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初速度为12 m/s的匀减速直线运动，加速度大小为2 m/s 2.试求：(1)足球

14、从开始做匀减速运动到停下来的位移为多大？(2)足球开始做匀减速直线运动的同时，该前锋队员沿边线向前追赶足球，他的启动过程可以视为初速度为0 ,加速度为2 m/s2 的匀加速直线运动，他能达到的最大速度为8 m/s. 该前锋队员至少经过多长时间能追上足球？(3)若该前锋队员追上足球后，又将足球以10m/s 的速度沿边线向前踢出，足球的运动仍视为加速度大小为2m/s2 的匀减速直线运动。与此同时，由于体力的原因，该前锋队员以6m/s 的速度做匀速直线运动向前追赶足球，通过计算判断该前锋队员能否在足球出底线前追上。【答案】 (1) 36 m(2) 6.5 s（ 3）前锋队员不能在底线前追上足球【解析

15、】【详解】（1）已知足球的初速度为1 12 m/s ，加速度大小为12 m/s2，足球做匀减速运动的时va间为运动位移为.（2）已知前锋队员的加速度为a 22 m/s 2，最大速度为v28 m/s ，前锋队员做匀加速运动达到最大速度的时间和位移分别为 ，之后前锋队员做匀速直线运动，到足球停止运动时，其位移为x3v2(t1 t 2) 8 2 m 16 m.由于 x2 x3x1，故足球停止运动时，前锋队员还没有追上足球，然后前锋队员继续以最大速度匀速运动追赶足球，由匀速运动公式得x1 (x2 x3 ) v2t3，代入数据解得 t 30.5 s.前锋队员追上足球所用的时间t t1 t3 6.5 s.

16、（3）此时足球距底线的距离为：x=45-x=9m，速度为 v =10m s413足球运动到停止的位移为：所以，足球运动到底线时没停由公式，足球运动到底线的时间为：t 4=1 s前锋队员在这段时间内匀速运动的位移：x3=vt 4=6m9m所以前锋队员不能在底线前追上足球.【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由于是多过程问题，解答时需细心9 甲、乙两车在同一水平路面上做直线运动，某时刻乙车在前、甲车在后，相距s=6m，从此刻开始计时，乙车做初速度大小为12m/s加速度大小为1m/s2 的匀减速直线运动，甲车运动的s-t图象如图所示(0-6s 是开口向下的抛物线一

17、部分，6-12s 是直线，两部分平滑相连)，求： (1)甲车在开始计时时刻的速度v0 和加速度 a(2)以后的运动过程中，两车何时相遇？【答案】 (1)16m/s2m/s 2 (2) 2s 6s10s 相遇三次【解析】【详解】（1）因开始阶段s-t 图像的斜率逐渐减小，可知甲车做匀减速运动；由s = v0 t -1 at2，由2图像可知： t=6s 时， s=60m ，则 60=6v0 - 1a 366s80604m/s；2 ；末的速度 v6m/s116则由 v6=v0- at 可得 4=v0 -6a；联立解得 v0=16m/s； a=2m/s2（2）若甲车在减速阶段相遇，则：v0甲t -1a

18、甲t 2sv0乙t -1a乙t 2 ，带入数据解得：22t1=2s； t2=6s；则 t1=2s 时甲超过乙相遇一次，t2=6s 时刻乙超过甲第二次相遇；因以后甲以速度 v 甲=4m/s 做匀速运动，乙此时以v 乙=12-6 1=6m/s 的初速度做减速运动，则相遇时满足： v甲t v乙 t -1a乙t 2 解得 t=4s，即在 10s 时刻两车第三次相遇 .210 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 v