高一物理：运动学专题训练(匀变速直线运动、平抛、圆周运动)练习题及答案

1、运动学专题训练（匀变速直线运动、平抛、圆周运动）运动的分类:、变速直线运动：三个基本公式:1、vt = v0 - at2、1 2 s 二 v°t at22 2v t v o 二 2 as两个重要推论:.：s = aT 2-Vt +v°v 二 V t2v0v；2 ；（ v四个关于Vo=O的匀加速直线运动的推论（要求会推导） 初速度为零的匀变速直线运动，设6、T 末、2T 末、3T 末”Vn = 1：2：3：,s/2T为相等的时间间隔，则有: 的瞬时速度之比为：V1 :V2：V3：,7、T 内、S1：S2：S3：8、第一个:n的位移之比为:22T内、3T内”n=1:4:9:T内

2、、第二个T内、第三个T内的位移之比为:si:Sn:Sm:, :Sn=1:3:5: ,: （2N-1 ）9、初速度为零的匀变速直线运动，设s为相等的位移间隔，则有：第一个S、第二个S、第三个S,所用的时间 ti、tn、tm , tN之比为：11： t n： tm ： , :tN=1 :- 2 -1 ：3 -、2 ： ,（.一 n - n -门自由落体的相关公式推导：（令vo= 0, a=g）=2 asVL竖直上抛运动相关公式推导：Vo、加上升过程是匀减速直线运动，下落过程是匀加速直线运动。全过程是初速度为 速度为-g的匀减速直线运动。1、适用全过程的公式:2 2Vt Vo 2 as1 2 s =

3、 v o t 一 gt2Vt = Vo - gt2、上升最大高度:（S、Vt的正、负号的理解）2Vo"2gt上升的时间：上升、下落经过同一位置时的加速度相同，而速度等值反向2v o上升、下落经过同一段位移的时间相等。从抛出到落回原位置的时间:例1、一个物体从 H高处自由落下，经过最后 196m所用的时间是4s,求物体下落 H高 度所用的总时间 T和高度H是多少？取g=9.8m/s2，空气阻力不计T ° T T°T ht h* O *图i分析：根据题意画出小球的运动示意图（图 1）其中t=4s，h=196m.解：方法1：根据自由落体公式式（1）减去式（2），得h =

4、吕h+尹啟1 1% + - X 9 8X169.8X4HX 9.8X72m - 240.1m2 2方法2:利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后4s内的平均速度为-h 196 fm / s = 49m / s.22-7S)弋= t因为在匀变速运动中，某段时间中的平均速度等于中点时刻的速度，所以下落至最后2s时的瞬时速度为v't = v - 49m / s.由速度公式得下落至最后2s的时间g 98t4T = t'+= 5s + s= 7sl22H =-X9.gX7sm =240,1mv t图，如图2所示.开始下落后经时间(Tt)和T后的速 t内下落的高度h。由方法3：利用v t

5、图象画出这个物体自由下落的©2g(T-t) +gTh 度分别为g22h 2X196 h gt + 9.2X4彳异 T工z5 = 7s2gH =193X7 = 240.何 1 c2X9.85、平抛运动:(1)定义:V0水平，只受重力作用的运动性质：加速度为g的匀变速曲线运动(2) 特点：水平方向不受外力，做匀速直线运动；在竖直方向上物体的初速度为0,且只受到重力作用，物体做自由落体运动。既然平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动， 我们就可以分别算出 平抛物体在任一时刻 t的位置坐标x和y以及任一时刻t的水平分速度Vx和竖直 分速度Vy（3）规律2 2V =.

6、Vx - Vy位移合位移大小：s= i x由中的tanB、y gt 方向：tan : = x 2Votan a 关系得 tan B = 2 tan a2yt= ： x （由下落的高度 y决定）1 2gt 时间由y= 2 得 竖直方向为Vo=0的匀变速运动，匀变速直线运动的一切规律在竖直方向上都成立。例2、如下图所示，以9.8m/s的水平初速度 Vo抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞解：Vx=Vo Vy=gtA点，以水平速度 Vo抛出一个小球，不计空气阻）例、如图所示，从倾角为 0的斜面上的 力，它落到斜面上 B点时所用的时间为（在倾角为0 =30的斜面上，则物体完成这段飞行的时间为多少？c.

7、2gBgD込2g解析：设小球从抛出至落到斜面上的时间为t，在这段时间内球的水平位移和竖直位移1 2由几何关系知分别为x=v ot,如图所示.1 2吋 2v0 !t=%e 所以小球的运动时间二答案：B说明：上面是从常规的分运动方法去研究斜面上的平抛运动，究。还可以变换一个角度去研如图所示，把初速度 V。、重力加速度 g都分解成沿着斜面和垂直斜面的两个分量。在 垂直斜面方向上，小球做的是以 V0y为初速、gy为加速度的竖直上抛运动。小球"上、下” 一个来回的时间等于它从抛出至落到斜面上的运动时间，于是立即可得9t = 2 = 2I±=%e,Sy gCOS g采用这种观点，还很容

8、易算出小球在斜面上抛出后， 运动过程中离斜面的最大距离， 从 抛出到离斜面最大距离的时间、斜面上的射程等问题，有兴趣的同学请自行研究。三、匀速圆周运动（1）描述匀速圆周运动快慢的物理量s 线速度：大小 v= t ；单位：m/s 角速度：大小 3 = t ； 单位：rad/s 周期T：运动一周的时间单位：s单位：Hz 频率f=T :每秒钟转过的圈数(2) v、3、T、 f之间的关系： 卄三二竺二t T_2託r= t T(3)向心力：大小2=mr mr2v2 二 22mr ()= mr (2- f)T22 V2 22向心加速度：大小匀速圆周运动的性质: 也在变，是变加速曲线运动。(4)(5)a =

9、 rr ( )r (2二 f)rTv的大小不变而方向时刻在变化；a的大小不变而方向时刻例4、用细绳拴着质量为 m的小球，使小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中，正确的是()A小球过最高点时，绳子中张力可以为零B. 小球过最高点时的最小速度为零C. 小球刚好能过最高点时的速度是 gRD. 小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反解析：像该题中的小球、沿竖直圆环内侧做圆周运动的物体等没有支承物的物体做圆周 运动，通过最高点时有下列几种情况：2 (1) 当mg= mv /R,即v = Rg时，物体的重力恰好提供向心力，向心加速度恰好等于重力 加速度，物体恰能过最高点继续沿圆周

10、运动.这是能通过最高点的临界条件；2 、当mg>mv /R,即Rg时，物体不能通过最高点而偏离圆周轨道 做抛体运动.(3) 当mg v mv2 / R,即v> jRg时，物体能通过最高点，这时有mg + f = mv2/R 其中 F 为绳子的拉力或环对物体的压力.而值得一提的是：细绳对由它拴住的、 做匀速圆周运动的物体只可能产生拉力， 而不可能产生支撑力，因而小球过最高点时， 细绳对小球的作用力不会与重力方向相反。所以，正确选项为 A、Co点拨：这是一道竖直平面内的变速率圆周运动问题。当小球经过圆周最高点或最低点时，其重力和绳子拉力的合力提供向心力；当小球经过圆周的其它位置时，其重

11、力和绳子拉力的沿半径方向的分力(法向分力)提供向心力。【问题讨论】：1、该题中，把拴小球的绳子换成细杆，则问题讨论的结果就大相径庭了.有支承物的小 球在竖直平面内做圆周运动，过最高点时：(1) 当v = Rg时，支承物对小球既没有拉力，也没有支撑力；(2) 当v > Rg时，支承物对小球有指向圆心的拉力作用；(3) 当v v Rg时，支撑物对小球有背离圆心的支撑力作用；(4) 当v = 0时，支承物对小球的支撑力等于小球的重力mg，这是有支承物的物体在竖直平面内做圆周运动，能经过最高点的临界条件2、竖直面内的圆周运动：竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类：物体做圆周运动的速率时刻在改

12、变， 物体在最高点处的速率最小，在最低点处的速率最 大。物体在最低点处向心力向上， 而重力向下，所以弹力必然向上且大于重力； 而在最高点 处，向心力向下，重力也向下，所以弹力的方向就不能确定了，要分三种情况进行讨论。1)绳与圆筒内部弹力只可能向下，如绳拉球。这种情况下有2mvF mg =mgR即v- gR，否则不能通过最高点。2)杆与圆管弹力既可能向上又可能向下，如管内转(或杆连球、环穿珠) v可以取任意值。但可以进一步讨论：当 v ：:. gR时物体受到的弹力必然是向上的； 力大小F<mg时，向心力有两解： mg土 F ； 当弹力F=mg时，向心力等于零。3)汽车过拱桥。这种情况下，速

13、度大小 v gR时物体受到的弹力必然是向下的；当 当v =时物体受到的弹力恰好为零。当弹力大小F>mg时，向心力只有一解:否则车将离开桥面，做平抛运动。< mg v < gR， R当弹F +mg；例5、如图所示，一飞机在竖直平面内做匀速率特技飞行。已知飞行员得质量为m，飞机速度v gR ，试A、B、C、D四个位置受力情况.分析：该题应首先从 A、B、C、D四点的位置、状态及所需向心力情况入手，再根据 牛顿运动定律分析各点受力情况.分析的难点在于B点和D点。解：以飞行员为研究对象在 A点受力情况如图所示，其中 Fn表示座椅对飞行员的支 持力。依牛顿运动定律在&点（此吋飞

14、行员头向下I椅子在其上方）由于鸭辱，即只裳重”冷 力不足以 提供所需向心力，飞行员有离心趋势，故由椅子提供向下的压力P,如图（B）所示。2 2P + mg 二f P = m - mg.在C点（此时飞行员头向下，椅子在其上方）受力情况如图（C）所示，其中T表示安全带对飞行员向上的拉力.并有mv, mvT-mg = . T = n+ 有离心趋势.故将由在D点，情况与B点相近，飞行员重力不足以提供所需向心力, 安全带提供向下的压力 Q,如图（D）所示.mv3 mvsQ+吨二，Q =-吨小结：（1）物体的匀速圆周运动状态不是平衡状态。它所需要的向心力应恰好由物体所受的合外力来提供，由受力分析入手，正确

15、使用动力学求解，是分析这类问题的主要方法。（2） “离心”与“向心”现象的出现，是由于提供的合外力与某状态下所需的向心力之 间出现矛盾，当“供”大于“需”时，将出现“向心”。例：如果当水流星在竖直面最高点f的速度 -gR时，水将落下。当“供”小于“需”时，物体将远离圆心被甩出，例如甩 干机就是这个道理。练习题1、下列说法中正确的是（）A. 物体运动的速度越大，加速度也一定越大B. 物体的加速度越大，它的速度一定越大C. 加速度就是“加出来的速度”加速度反映速度变化的快慢，与速度无关2、一辆载重卡车，在丘陵地上以不变的速率行驶，地形如图所示由于轮胎已旧，途中爆了胎，你认为在图中A、B、C、D四处

16、中，爆胎的可能性最大的一处是()3、如图所示，在电动机距转轴0为r处固定一个质量为 m的铁块启动后，铁块以角速2度3绕轴匀速转动，电动机对地面的最大压力与最小压力之差为B. m2A. m (g+3 r)2D. 2mr 34m/s的速度匀速上升，当离地9m时绳断了，求重物的落地时间C. 2m (g+ 3 r)4、气球上系一重物，以2t =?( g = 10m/s )5、 竖直上抛物体的初速度是42米/秒，物体上升的最大高度是多少？上升到最大高度用 多长时间？由最大高度落回原地的速度是多大？用了多长时间？6、 一辆沿平直路面行驶的汽车，速度为 36km/h.刹车后获得加速度的大小是 4m/s2,求: (1)刹车后3s末的速度；(2)从开始刹车至停止，滑行一半距离时的速度7、如图所示，用细绳