高考物理专题汇编直线运动(一)含解析一、高中物理精讲专题测试直线运动1．某次足球比赛中，攻方使用“边路突破，下底传中”的战术．如图，足球场长90m 、宽60m.前锋甲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匀减速直线运动，其初速度v 0＝12m/s ，加速度大小a 0＝2m/s 2.(1)甲踢出足球的同时沿边线向前追赶足球，设他做初速为零、加速度a 1＝2m/s 2的匀加速直线运动，能达到的最大速度v m ＝8m/s.求他追上足球的最短时间.(2)若甲追上足球的瞬间将足球以某速度v 沿边线向前踢出，足球仍以a 0在地面上做匀减速直线运动；同时，甲的速度瞬间变为v 1＝6 m/s ，紧接着他做匀速直线运动向前追赶足球，恰能在底线处追上足球传中，求v 的大小. 【答案】(1)t ＝6.5s (2)v ＝7.5m/s 【解析】 【分析】(1)根据速度时间公式求出运动员达到最大速度的时间和位移，然后运动员做匀速直线运动，结合位移关系求出追及的时间.(2)结合运动员和足球的位移关系，运用运动学公式求出前锋队员在底线追上足球时的速度． 【详解】(1)已知甲的加速度为22s 2m/a =，最大速度为28m/s v =，甲做匀加速运动达到最大速度的时间和位移分别为：2228s 4s 2v t a === 22284m 16m 22v x t ==⨯= 之后甲做匀速直线运动，到足球停止运动时，其位移x 2＝v m (t 1－t 0)＝8×2m ＝16m 由于x 1＋x 2 < x 0，故足球停止运动时，甲没有追上足球 甲继续以最大速度匀速运动追赶足球，则x 0－(x 1＋x 2)＝v m t 2 联立得:t 2＝0.5s甲追上足球的时间t ＝t 0＋t 2＝6.5s (2)足球距底线的距离x 2＝45－x 0＝9m 设甲运动到底线的时间为t 3，则x 2＝v 1t 3 足球在t 3时间内发生的位移2230312x vt a t =- 联立解得：v ＝7.5m/s【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.2．如图所示，质量M=8kg的小车放在光滑水平面上，在小车左端加一水平推力F=8N，当小车向右运动的速度达到1.5m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m=2kg 的小物块，物块与小车间的动摩擦因数为0.2，小车足够长．求：（1）小物块刚放上小车时，小物块及小车的加速度各为多大？（2）经多长时间两者达到相同的速度？共同速度是多大？（3）从小物块放上小车开始，经过t=1.5s小物块通过的位移大小为多少？（取g=10m/s2）．【答案】（1）2m/s2，0.5m/s2（2）1s，2m/s（3）2.1m【解析】【分析】(1)利用牛顿第二定律求的各自的加速度；(2)根据匀变速直线运动的速度时间公式以及两物体的速度相等列式子求出速度相等时的时间，在将时间代入速度时间的公式求出共同的速度；(3) 根据先求出小物块在达到与小车速度相同时的位移，再求出小物块与小车一体运动时的位移即可．【详解】(1) 根据牛顿第二定律可得小物块的加速度：m/s2小车的加速度：m/s2(2)令两则的速度相等所用时间为t，则有：解得达到共同速度的时间：t=1s共同速度为：m/s(3) 在开始1s内小物块的位移m此时其速度：m/s在接下来的0.5s小物块与小车相对静止，一起做加速运动且加速度：m/s 2这0.5s 内的位移：m则小物块通过的总位移:m【点睛】本题考查牛顿第二定律的应用，解决本题的关键理清小车和物块在整个过程中的运动情况，然后运用运动学公式求解．同时注意在研究过程中正确选择研究对象进行分析求解．3．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：()2f Mg MhH m g-=4．一位汽车旅游爱好者打算到某风景区去观光，出发地和目的地之间是一条近似于直线的公路，他原计划全程平均速度要达到40 km/h ，若这位旅游爱好者开出1/3路程之后发现他的平均速度仅有20 km/h ，那么他能否完成全程平均速度为40 km/h 的计划呢？若能完成，要求他在后的路程里开车的速度应达多少？【答案】80km/h【解析】本题考查匀变速直线运动的推论，利用平均速度等于位移除以时间，设总路程为s，后路程上的平均速度为v，总路程为s前里时用时后里时用时所以全程的平均速度解得由结果可知，这位旅行者能完成他的计划，他在后2s/3的路程里，速度应达80 km/h5．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t1=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／s2，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t1=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t1=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=x1+x2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.6．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/s2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：s1=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.7．两辆玩具小车在同一水平轨道上运动，在t=0时刻，甲车在乙车前面S0=4m的地方以速度v0=2m/s匀速行驶，此时乙车立即从静止开始做加速度a=1m/s2匀加速直线运动去追甲车，但乙车达到速度v m=3m/s后开始匀速运动．求：（1）从开始经过多长时间乙车落后甲车最远，这个距离是多少？（2）从开始经过多长时间乙车追上甲车，此时乙车通过位移的大小是多少？【答案】（1）6m （2）21m【解析】【分析】（1）匀加速追匀速，二者同速时间距最大；（2）先判断乙车达到最大速度时两车的间距，再判断匀速追及阶段的时间即可．匀加速追及匀速运动物体时，二者同速时有最小间距．【详解】（1）当两车速度相等时相距最远，即v0=at0，故t0=2s；此时两车距离x=S0+v0t0-12at02解得x=6m；（2）先研究乙车从开始到速度达到v m时与甲车的距离．对乙车：v m=at1，2ax乙=v m2，对甲车：x甲=v0t1解得x甲=6m，x 乙=4.5m t1=3sx甲+S0＞x乙，故乙车达到最大速度时未追上乙车，此时间距为△s=x 甲+S 0-x 乙=5.5m，乙车还需要时间25.55.532mst s s v v∆===--，故甲追上乙的时间t=t1+t2=3+5.5s=8.5s，此时乙车的位移为X总=x乙+v m t2=4.5+3×5.5m=21m；8．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。

物块上滑所用时间t1和下滑所用时间t2大小之比为t1：t2=1：取g=10m／s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

求：（1）物块由斜面底端上滑时的初速度v1与下滑到底端时的速度v2的大小之比；（2）物块和斜面之间的动摩擦因数；（3）若给物块施加一大小为N、方向与斜面成适当角度的力，使物块沿斜面向上加速运动，求加速度的最大值。

【答案】（1）（2）0.5（3）2.5m/s2【解析】试题分析：（1）物块由斜面底端上滑时：物块由斜面顶端下滑时：则（2）物块由斜面底端上滑时：物块由斜面顶端下滑时：联立以上各式得：μ=0.5（3）设F 与斜面的夹角为α，则 Fcosα－mgs inθ－μ（mgcosθ－Fsinα）=ma 整理得： F （cosα＋μsinα）－μ（mgcosθ＋Fsinθ）=ma 令，则最大值为1，故于是a m =2.5m/s 2考点：本题旨在考查牛顿运动定律的应用。

9．一架质量为 40000kg 的客机在着陆前的速度为 540km/h ，着陆过程中可视为匀变速直线运动，其加速度大小为 10m/s 2，求： (1)客机从着陆开始滑行经多长时间后静止； (2)客机从着陆开始经过的位移； (3)客机所受的合外力。

【答案】(1)t =15s (2)x =1125m (3)F =4×105N 【解析】（1）540km/h=150m/s ， 飞机减速至静止所用的时间01501510v t s s a ＝＝＝ （2）则客机从着陆开始经过的位移0015015112522v x t m ＝＝＝ （3）客机受到的合力：F=ma=40000×10N=4×105N点睛：本题考查了运动学中的“刹车问题”以及牛顿第二定律的应用，是道易错题，注意客机速度减为零后不再运动．10．某汽车以20m/s 的速度行驶，司机突然发现前方34m 处有危险，采取制动措施．若汽车制动后做匀减速直线运动，产生的最大加速度大小为10m/s 2，为保证安全，司机从发现危险到采取制动措施的反应时间不得超过多少？ 【答案】0.7s 【解析】 【分析】 【详解】设反应时间不得超过t ，在反应时间内汽车的位移为S 1，汽车做匀减速至停止的位移为S 2，则有：S 1=v 0t2022v S a又S = S 1＋S 2解得t =0.7s故反应时间不得超过0.7s。