物理直线运动试题类型及其解题技巧及解析

物理直线运动试题类型及其解题技巧及解析

一、高中物理精讲专题测试直线运动

1．某型号的舰载飞机在航空母舰的跑道上加速时，发动机产生的最大加速度为5m/s 2，所需的起飞速度为50m/s ，跑道长100m ．通过计算判断，飞机能否靠自身的发动机从舰上起飞？为了使飞机在开始滑行时就有一定的初速度，航空母舰装有弹射装置．对于该型号的舰载飞机，弹射系统必须使它具有多大的初速度？ 【答案】不能靠自身发动机起飞 39/m s 【解析】

试题分析：根据速度位移公式求出达到起飞速度的位移，从而判断飞机能否靠自身发动机从舰上起飞．

根据速度位移公式求出弹射系统使飞机具有的初速度． 解：当飞机达到起飞速度经历的位移x=，可知飞机不能靠自身发动机

从舰上起飞． 根据

得，

=

．

答：飞机不能靠自身发动机从舰上起飞，对于该型号的舰载飞机，弹射系统必须使它具有40m/s 的初速度．

【点评】解决本题的关键掌握匀变速直线运动的速度位移公式，并能灵活运用，基础题．

2．一个物体从塔顶上自由下落，在到达地面前的最后1s 内通过的位移是整个位移的925

，求塔高，取g =10m/s 2． 【答案】125m 【解析】 【分析】 【详解】

设物体下落总时间为t ，塔高为h ，根据自由落体公式：212

h gt = 最后（t -1）s 下落的高度为：()21112

h g t =- 位移间的关系为：11625

h h = 联立解得：125h m =

3．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84N F =而从静止向前滑行，其作用时间为1 1.0s t =，撤除水平推力F 后经过2 2.0s t =，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60kg m =，在整个运动过程中受到的滑动摩擦力大

小恒为f 12N F =，求：

（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

1f F F ma -=

运动员利用滑雪杖获得的加速度为

21 1.2m /s a =

第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小

111 1.2 1.0m /s 1.2m /s v a t ==?=

位移

2

11110.6m 2

x a t =

= （2）运动员停止使用滑雪杖后，加速度大小为

220.2m /s f F a m

=

=

第二次利用滑雪杖获得的速度大小2v ，则

2221112v v a x -=

第二次撤除水平推力后滑行的最大距离

2

2

22

2v x a =

解得

2 5.2m x =

4．2018年12月8日2时23分，嫦娥四号探测器成功发射，开启了人类登陆月球背面的探月新征程，距离2020年实现载人登月更近一步，若你通过努力学习、刻苦训练有幸成为中国登月第一人，而你为了测定月球表面附近的重力加速度进行了如下实验：在月球表面上空让一个小球由静止开始自由下落，测出下落高度20h m =时，下落的时间正好为

5t s =，则：

（1）月球表面的重力加速度g 月为多大？

（2）小球下落过程中，最初2s 内和最后2s 内的位移之比为多大？ 【答案】1.6 m/s 2 1:4 【解析】 【详解】

（1）由h ＝

12g 月t 2得：20＝1

2

g 月×52 解得：g 月＝1.6m /s 2

（2）小球下落过程中的5s 内，每1s 内的位移之比为1:3:5:7:9，则最初2s 内和最后2s 内的位移之比为：（1+3）：（7+9）=1:4.

5．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/s 2)

【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 ）/s

联立求解，L /=0．75m 设小球从静止下落经时间t 人能看到，则/

2211()22

L g t t gt =+⊿－ 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．

6．近年来隧道交通事故成为道路交通事故的热点之一．某日，一轿车A 因故障恰停在某隧道内离隧道入口50m 的位置．此时另一轿车B 正以v 0=90km/h 的速度匀速向隧道口驶来，轿车B 到达隧道口时驾驶员才发现停在前方的轿车A 并立即采取制动措施．假设该驾驶员的反应时间t 1=0.57s ，轿车制动系统响应时间（开始踏下制动踏板到实际制动）t 2=0.03s ，轿车制动时加速度大小a=7.5m/s 2．问： （1）轿车B 是否会与停在前方的轿车A 相撞？

（2）若会相撞，撞前轿车B 的速度大小为多少？若不会相撞，停止时轿车B 与轿车A 的距离是多少？

【答案】（1）轿车B 会与停在前方的轿车A 相撞；（2）10m/s 【解析】

试题分析：轿车的刹车位移由其反应时间内的匀速运动位移和制动后匀减速运动位移两部分构成，由此可得刹车位移，与初始距离比较可判定是否相撞；依据（1）的结果，由运动可判定相撞前B 的速度．

（1）轿车B 在实际制动前做匀速直线运动，设其发生的位移为s 1，由题意可知：

s 1＝v 0(t 1＋t 2)＝15 m ，实际制动后，轿车B 做匀减速运动，位移为s 2, 由2

022v as =代入数

据得：s 2=41.7 m ，

轿车A 离隧道口的距离为d =50 m ，因s 1+s 2＞d ，故轿车B 会与停在前方的轿车A 相撞

（2）设撞前轿车B 的速度为v ，由运动学公式得22

002v v ax -=，代入数据解得：v =10

m/s ．

点睛：本题主要考查相遇问题，关键要掌握刹车位移的判定：反应时间内的匀速运动位移；制动后匀减速运动位移．

7．如图所示，质量为M=8kg 的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水平恒力F ，当小车向右运动速度达 到

时，在小车的右端轻轻放置一质量m=2kg 的小物块，

经过t 1=2s 的时间，小物块与小车保持相对静止。已知小物块与小车间的动摩擦因数

0.2，假设小车足够长，g 取10m ／s 2，求：

(1)水平恒力F 的大小；

(2)从小物块放到车上开始经过t=4s 小物块相对地面的位移； (3)整个过程中摩擦产生的热量。 【答案】（1）8N （2）13.6m （3）12J

【解析】试题分析：（1）设小物块与小车保持相对静止时的速度为v ，对于小物块，在t 1=2s 时间内，做匀加速运动，则有：

对于小车做匀加速运动，则有：

联立以上各式，解得：F="8N"

（2）对于小物块，在开始t 1=2s 时间内运动的位移为： 此后小物块仍做匀加速运动，加速度大小为，则有

x=x 1+x 2

联立以上各式，解得：x=13.6m

（3）整个过程中只有前2s 物块与小车有相对位移 小车位移： 相对位移：

解得：Q=12J

考点：牛顿第二定律的综合应用.

8．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θ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=0.5μ.( sin370.6o =, cos370.8o =，g=10m/s 2)，求:

(1)小球运动的加速度a 1大小？

(2)若F 作用3s 后小球到达B 点,此时使风力大小不变，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°-μ（F-mg ）cos37°=ma 1 a 1=2 m/s 2 方向沿杆向上

（2）3s 时小球速度：v=a 1t 1=6m/s 风力方向改为水平向左后,小球加速度为a 2, 沿杆方向：-mgsin37°-F cos37°-μN=ma 2 N+mg cos37°=F sin37° 解得：a 2=-24 m/s 2

经过时间t 2到达最高点，t 2=2

v a =0.25s 此处距B 点的位移为：s=0

2

v

+t 2=0.75m 小球下滑时的加速度为a 3，有：mgsin37°+Fcos37°-μN 2=ma 3 解得：a 3=18m/s 2

下滑到B 点的时间为t 3, 则x=1

2

a 3t 32 解得：33t s =

所以t=t 2+t 3=0.54s

9．一物体从离地80m 高处下落做自由落体运动，g=10m/s 2

，求 (1)物体下落的总时间: (2)下落3s 后还高地多高? 【答案】（1）4s （2）35m 【解析】（1）根据212h gt =

得，落地的时间24h t s g

== （2）下落3s 内的位移2

3312

h gt =

则此时距离地面的高度h=H-h 3，联立得：h=35m

10．如图所示，一传送皮带与水平面夹角为 =37°，正以2 m/s 的恒定速率顺时针运行。现将一质量为10kg 的工件轻放于其底端，经一段时间送到高3 m 的平台上，已知工件与皮带间的动摩擦因数为μ= ，g 取10 m/s2，求带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能。

【答案】460J

【解析】试题分析：对工件，根据牛顿第二定律：

解得：a=1m/s 2

当工件的速度与传送带相等时有：

解得：t=2s 此时物块的位移：

m

此过程中传送带的位移：s 1=vt=4m

则相对位移：

由能量关系可知，带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能：

=460J

考点：牛顿第二定律；能量守恒定律.