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/s 2．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3316m 【解析】试题分析：（1）物体A 由M 到N 过程中，由动能定理得：m A gR=m A v N 2在N 点，由牛顿定律得 F N -m A g=m A联立解得F N =3m A g=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：F N ′=3m A g=30N （2）物体A 在平台上运动过程中μm A g=m A aL=v N t-at 2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 v 1= v N -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(m A + m C )v 2= m A v 1小车最终速度 v 2=3m/s此过程中A 相对小车的位移为L 1，则 2211211222mgL mv mv μ=-⨯解得：L 1＝94m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： (m A + m B )v 3= m A v 2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v 4(m A + m B )v 3+m C v 2=" (m"A +m B +m C ) v 4此过程中A 相对小车的位移大小为L 2，则222223*********mgL mv mv mv μ=+⨯-⨯解得：L 2＝316m 物体A 最终离小车左端的距离为x=L 1-L 2=3316m 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/s 2，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：v 0=108km/h=30m/s ，由v t =v 0+at 得汽车的制动时间为：003065t v v t s s a ---＝＝＝，则汽车制动8s 后的速度是0； （2）在反应时间内汽车的位移：x 1=v 0t 0=15m ； 汽车的制动距离为：023*******t v v x t m m ++⨯＝＝＝ ． 则汽车至少要前行15m+90m=105m 才能停下来．【点睛】 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/s 2，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a 1，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）；（2）；（3）【解析】试题分析：（1）在水平表面运动过程中：(2)在加速运动中：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）（3）【解析】试题分析：（1）0～24 s内一直处于上升阶段，H=×24×64 m=768m（2）8s末发动机关闭，此后探测器只受重力作用，g==m/s2="4" m/s2探测器返回地面过程有得（3）上升阶段加速度：a=8m/s2由得，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/s2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 mx2＝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＝6025＋1＝3.4，则追上汽车3辆.(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－12at2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F f=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．【答案】（1）4m/s （2）0.5m （3）1.15s【解析】【分析】【详解】（1）模型人入水时的速度记为v ，自由下落的阶段加速度记为a 1，则a 1=g ；v 2=2a 1h 解得v=4m/s ；（2）模型人入水后向下运动时，设向下为正，其加速度记为a 2，则：mg-F f -F=ma 2 解得a 2=-16m/s 2 所以最大深度：2200.52vH m a -== （3）自由落体阶段：1t 0.4v s g == 在水中下降2200.25v t s a -== 在水中上升：F-mg-F f =ma 3解得a 3=4.0m/s 2所以：3320.5H t s a == 总时间：t=t 1+t 2+t 3=1.15s8．2015年12月20日11时42分，深圳光明新区长圳红坳村凤凰社区宝泰园附近山坡垮塌，20多栋厂房倒塌，91人失联．假设当时有一汽车停在小山坡底（如图所示），突然司机发现在距坡底S 1=180m 的山坡处泥石流以2m/s 的初速度、0.7m/s 2的加速度匀加速倾泻而下，假设司机（反应时间为1s ）以0.5m/s 2的加速度匀加速启动汽车且一直做匀加速直线运动，而泥石流到达坡底后速率不变且在水平面做匀速直线运动．问：（1）泥石流到达坡底后的速率是多少？到达坡底需要多长时间？（2）从汽车启动开始，经过多长时间才能加速到泥石流达坡底后的速率？（3）汽车司机能否安全逃离泥石流灾害？【答案】（1）20s 16 m/s （2）32s （3）能安全逃离【解析】【分析】【详解】（1）设泥石流到达坡底的时间为t 1，速率为v 1，则由v 12-v 02=2as 1得v1=16 m/s由v1=v0+a1t1得t1=20 s（2）设汽车从启动到速度与泥石流的速度相等所用的时间为t，则：由v汽=v1=a′t得t=32s（3）所以s汽=256ms石=v1t′=v1（t+1﹣t1）=16×（32+1﹣20）=208m因为s石＜s汽，所以能安全逃离9．一质量为100g的质点处于静止状态，现受一个力的作用，其中的大小变化如图所示．在此过程中，求：（1）、质点0.5s内的位移大小． (2)、描绘出速度大小v—t的变化图像．【答案】（1）0.13m（2）如图所示【解析】试题分析：（1）0-0.5s时F1=ma1 0.1=0.1×a1 a1=1m/s2 1分x1=×a1×t12=0.08m2分F2=m×a2 0.2=0.1×a2 a2=2m/s2 1分x2=v1×t2+a2×t22 =0.05m2分X总=x1+x2=0.08+0.05=0.13m 2分（2）v1=a1×t1 v1=1×0.4=0.4m/s1分v2=v1+a2×t2=0.4+2×0.1=0.6m/s1分10．为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离．已知某公路的最高限v=72km/h．假设前方车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间(即反应时间)t =0.50s．刹车时汽车的加速度大小为4m/s2．该高速公路上汽车间的距离至少应为多少？【答案】60 m【解析】试题分析：后边汽车先做匀速直线运动，再做匀减速直线运动，到前车时刚好速度减为零．x1=v0t=" 20" m/s×0.50 s =" 10" mv=" 2"ax 2，得x2=" 50" mx≥x1+ x2 =" 60" m考点：考查了匀变速直线运动规律的应用点评：解决本题的关键知道安全距离是反应时间内匀速运动的位移和匀减速运动的位移之和．匀减速运动的位移可以通过速度位移公式求解．。