【物理】物理直线运动练习题20篇

【物理】物理直线运动练习题20篇一、高中物理精讲专题测试直线运动1．倾角为θ的斜面与足够长的光滑水平面在D 处平滑连接，斜面上AB 的长度为3L ，BC 、CD 的长度均为3.5L ，BC 部分粗糙，其余部分光滑。

如图，4个“— ”形小滑块工件紧挨在一起排在斜面上，从下往上依次标为1、2、3、4，滑块上长为L 的轻杆与斜面平行并与上一个滑块接触但不粘连，滑块1恰好在A 处。

现将4个滑块一起由静止释放，设滑块经过D 处时无机械能损失，轻杆不会与斜面相碰。

已知每个滑块的质量为m 并可视为质点，滑块与粗糙面间的动摩擦因数为tan θ，重力加速度为g 。

求（1）滑块1刚进入BC 时，滑块1上的轻杆所受到的压力大小； （2）4个滑块全部滑上水平面后，相邻滑块之间的距离。

【答案】（1）3sin 4F mg θ=（2）43d L =【解析】 【详解】（1）以4个滑块为研究对象，设第一个滑块刚进BC 段时，4个滑块的加速度为a ，由牛顿第二定律：4sin cos 4mg mg ma θμθ-⋅=以滑块1为研究对象，设刚进入BC 段时，轻杆受到的压力为F ，由牛顿第二定律：sin cos F mg mg ma θμθ+-⋅=已知tan μθ= 联立可得：3sin 4F mg θ=（2）设4个滑块完全进入粗糙段时，也即第4个滑块刚进入BC 时，滑块的共同速度为v 这个过程， 4个滑块向下移动了6L 的距离，1、2、3滑块在粗糙段向下移动的距离分别为3L 、2L 、L ，由动能定理，有：214sin 6cos 32)4v 2mg L mg L L L m θμθ⋅-⋅⋅++=⋅（ 可得：v 3sin gL θ=由于动摩擦因数为tan μθ=，则4个滑块都进入BC 段后，所受合外力为0，各滑块均以速度v 做匀速运动；第1个滑块离开BC 后做匀加速下滑，设到达D 处时速度为v 1，由动能定理：()22111sin 3.5v v 22mg L m m θ⋅=- 可得：1v 4sin gL θ=当第1个滑块到达BC 边缘刚要离开粗糙段时，第2个滑块正以v 的速度匀速向下运动，且运动L 距离后离开粗糙段，依次类推，直到第4个滑块离开粗糙段。

由此可知，相邻两个滑块到达BC 段边缘的时间差为v L t ∆=，因此到达水平面的时间差也为vLt ∆= 所以滑块在水平面上的间距为1v d t =∆ 联立解得43d L =2．如图所示，在沙堆表面放置一长方形木块A ，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h ，而木块所受的平均阻力为f 。

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： （1）爆竹爆炸瞬间木块获得的速度； （2）爆竹能上升的最大高度。

【答案】（1()2f Mg hM-2）()2f Mg Mh m g - 【解析】 【详解】（1）对木块，由动能定理得：2102Mgh fh Mv -=-， 解得：()2f Mg hv M-=（2）爆竹爆炸过程系统动量守恒，由动量守恒定律得：0Mv mv -'=爆竹做竖直上抛运动，上升的最大高度：22v H g'=解得：()2fMg MhH m g-=3．撑杆跳高是奥运会是一个重要的比赛项目．撑杆跳高整个过程可以简化为三个阶段：助跑、上升、下落；而运动员可以简化成质点来处理．某著名运动员，在助跑过程中，从静止开始以加速度2 m/s 2做匀加速直线运动，速度达到10 m/s 时撑杆起跳；达到最高点后，下落过程可以认为是自由落体运动，重心下落高度为6.05 m ；然后落在软垫上软垫到速度为零用时0.8 s ．运动员质量m =75 kg ，g 取10 m/s 2．求： （1）运动员起跳前的助跑距离；（2）自由落体运动下落时间，以及运动员与软垫接触时的速度；（3）假设运动员从接触软垫到速度为零做匀减速直线运动，求运动员在这个过程中，软垫受到的压力．【答案】（1）运动员起跳前的助跑距离为25m ；（2）自由落体运动下落时间为1.1S ，以及运动员与软垫接触时的速度为11m/s ；（3）运动员在这个过程中，软垫受到的压力为1.8×103N ． 【解析】 【详解】（1）根据速度位移公式得，助跑距离：x=22v a =21022⨯=25m （2）设自由落体时间为t 1，自由落体运动的位移为h ：h=212gt 代入数据得：t =1.1s 刚要接触垫的速度v ′，则：v′2=2gh ，得v =11m/s（3）设软垫对人的力为F ，由动量定理得：（mg-F ）t =0-mv ′ 代入数据得：F =1.8×103N由牛顿第三定律得对软垫的力为1.8×103N4．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2022v 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22002v v ax -=，代入数据解得：v =10m/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．5．某运动员助跑阶段可看成先匀加速后匀速运动．某运动员先以4.5m/s 2的加速度跑了5s ．接着匀速跑了1s ．然后起跳．求： （1）运动员起跳的速度？ （2）运动员助跑的距离？ 【答案】（1）22.5m/s （2）78.75m【解析】（1）由题意知，运动员起跳时的速度就是运动员加速运动的末速度，根据速度时间关系知，运动员加速运动的末速度为：即运动员起跳时的速度为22.5m/s ；（2）根据位移时间关系知，运动员加速运动的距离为：运动员匀速跑的距离为：所以运动员助跑的距离为：综上所述本题答案是:（1）运动员将要起跳时的速度为22.5m/s ； （2）运动员助跑的距离是78.75m ．6．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∆=∆v a t求出加速度。

【详解】(1) 由加速度的定义式∆=∆va t有： 高速列车启动时的加速度为2212700.53.6150v m m a ss t ∆===∆⨯高速列车减速时的加速度为 22202700.3753.6200v m m a ss t ∆-===-∆⨯； (2) 加速过程的位移为2111156262x a t m == 匀速过程的位移为2245000x vt m ==减速过程的位移为232075002v x m a -== 总位移为12358125x x x x m =++=7．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=2v a =0.25s 此处距B 点的位移为：s=02v+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=12a 3t 32解得：33 6t s所以t=t2+t3=0.54s8．甲、乙两辆车在相邻的两条平行直轨道上同向匀速行驶，甲车的速度为v1＝16m/s，乙车的速度为v2＝l2m/s，乙车在甲车的前面．当两车相距L＝6m时，两车同时开始刹车，从此时开始计时，甲车以a1＝2m/s2的加速度刹车，7s后立即改做匀速运动：乙车刹车的加速度为a2＝lm/s2．求：（1）在哪些时刻两车速度相等？（2）两车有几次相遇？在哪些时刻两车相遇？【答案】（1）4s和8s （2）3次，2s、6s、10s【解析】(1)设刹车后经过t时间两车速度相等，则有：v1-a1t=v2-a2t解得：t=4s6s后甲车匀速，则速度：v= v1-a1t1=4m/s两车速度再次相等时，则有：v=v2-a2t′解得：t′=8s(2)在甲减速时，设经时间t相遇，甲和乙的位移分别为x1、x2，则有:x1=v1t-12a1t2x2=v2t-12a2t2又有：x1-x2=L解得：t1=2s或t2=6s甲车减速时间恰好为6s，即在甲车减速阶段，相遇两次，第一次t1=2s，第二次t2=6s 第二次相遇时甲车的速度为：v′1=v1-a1t2=4m/s乙车的速度为：v′2=v2-a2t2=6m/s设再经Δt甲追上乙，则有：v′1Δt=v′2Δt-12a2(Δt)2代入数据解得：Δt=4s此时乙仍在做减速运动，此解成立，所以甲、乙两车第3次相遇，相遇时刻为：t3=t2+Δt=10s点睛：本题中涉及运动情境较为复杂，为比较麻烦的追及相遇问题，要结合位移关系和速度关系并联系实际运动情境加以解决，难度较大．9．如图，在倾角为=37°的足够长固定斜面底端，一质量m=1kg的小物块以某一初速度沿斜面上滑，一段时间后返回出发点。