【物理】物理直线运动练习题含答案及解析
一、高中物理精讲专题测试直线运动
1．为提高通行效率，许多高速公路出入口安装了电子不停车收费系统ETC ．甲、乙两辆汽车分别通过ETC 通道和人工收费通道(MTC)驶离高速公路，流程如图所示．假设减速带离收费岛口x =60m ，收费岛总长度d =40m ，两辆汽车同时以相同的速度v 1=72km/h 经过减速带后，一起以相同的加速度做匀减速运动．甲车减速至v 2=36km/h 后，匀速行驶到中心线即可完成缴费，自动栏杆打开放行；乙车刚好到收费岛中心线收费窗口停下，经过t 0=15s 的时间缴费成功，人工栏打开放行．随后两辆汽车匀加速到速度v 1后沿直线匀速行驶，设加速和减速过程中的加速度大小相等，求：
(1)此次人工收费通道和ETC 通道打开栏杆放行的时间差t ? ； (2)两辆汽车驶离收费站后相距的最远距离x ? ． 【答案】(1)17s ；(2)400m 【解析】 【分析】 【详解】
172v =km/s=20m/s ，018v =km/s=5m/s ，236v =km/s=10m/s ，
（1）两车减速运动的加速度大小为
22
120 2.5
40
2()
2(60)
2
2
v a d x =
=
=+?+m/s 2，
甲车减速到2v ，所用时间为1012010
42.5
v v t a --===s ， 走过的距离为11122010
46022
v v x t ++=
=?=m ， 甲车从匀速运动到栏杆打开所用时间为12
240
()606022 210
d x x t v +
-+-=
==s 甲车从减速到栏杆打开的总时间为12
426t t t =+=+=甲s 乙车减速行驶到收费岛中心线的时间为1320
82.5
v t a ===s 从减速到打开栏杆的总时间为03
15823t t t =+=+=乙s 人工收费通道和ETC 通道打开栏杆放行的时间差23617t t t ?=-=-=乙甲s ；
（2）乙车从收费岛中心线开始出发又经3
8t =s 加速到1 20v =m/s ，与甲车达到共同速度，此时两车相距最远．
这个过程乙车行驶的距离与之前乙车减速行驶的距离相等
40
608022
d x x =+=+=乙m, 从收费岛中心线开始，甲车先从0
10v =m/s 加速至1 20v =m/s ，这个时间为1 4t =s 然后匀速行驶()()1131
60208174480x x v t t t =++?-=+?+-=甲m 故两车相距的最远距离为48080400x x x ?=-=-=甲乙m ．
2．如图所示，一圆管放在水平地面上，长为L=0.5m ，圆管的上表面离天花板距离h=2.5m ，在圆管的正上方紧靠天花板放一颗小球，让小球由静止释放，同时给圆管一竖直向上大小为5m/s 的初速度，g 取10m/s ．
（1）求小球释放后经过多长时间与圆管相遇？
（2）试判断在圆管落地前小球能不能穿过圆管？如果不能，小球和圆管落地的时间差多大？如果能，小球穿过圆管的时间多长？ 【答案】（1）0.5s （2）0.1s
【解析】试题分析：小球自由落体，圆管竖直上抛，以小球为参考系，则圆管相对小球向上以5m/s 做匀速直线运动；先根据位移时间关系公式求解圆管落地的时间；再根据位移时间关系公式求解该时间内小球的位移（假设小球未落地），比较即可；再以小球为参考系，计算小球穿过圆管的时间．
（1）以小球为参考系，则圆管相对小球向上以5m/s 做匀速直线运动， 故相遇时间为： 0 2.50.55/h m
t s v m s
=
== （2）圆管做竖直上抛运动，以向上为正，根据位移时间关系公式，有2012
x v t gt =- 带入数据，有2
055t t =-，解得：t=1s 或 t=0（舍去）； 假设小球未落地，在1s 内小球的位移为22111
101522
x gt m =
=??=， 而开始时刻小球离地的高度只有3m ，故在圆管落地前小球能穿过圆管； 再以小球为参考系，则圆管相对小球向上以5m/s 做匀速直线运动，
故小球穿过圆管的时间00.5'0.15/L m t s v m s
=
==
3．物体在斜坡顶端以1 m/s 的初速度和0.5 m/s 2的加速度沿斜坡向下作匀加速直线运动，已知斜坡长24米，求：
(1) 物体滑到斜坡底端所用的时间． (2) 物体到达斜坡中点速度． 【答案】（1）8s （2
/s 【解析】 【详解】
（1）物体做匀加速直线运动，根据位移时间关系公式，有：
201
2
x v t at +＝
代入数据得到：
14=t +0.25t 2
解得：
t=8s 或者t =-12s （负值舍去）
所以物体滑到斜坡底端所用的时间为8s
（2）设到中点的速度为v 1，末位置速度为v t ，有：
v t =v 0+at 1=1+0.5×8m/s=5m/s
22
0 2t v v ax -＝
2210 22
x v v a -＝
联立解得：
1v
4．某物理实验小组在游泳池做了一个实验：将一个小木球离水面5m 高静止释放（不计空气阻力），经1．40s 后落入池底速度刚好为零．假定木球在水中做匀减速直线运动，重力加速度g=10m/s 2．求：
（1）木球刚接触水面时的速度的大小； （2）木球在水中运动的加速度的大小； （3）游泳池水的深度．
【答案】（1） 10m/s （2）25m/s 2
（3）2m 【解析】
试题分析：（1）小木球离水面5m 高静止释放，做自由落体运动直到水面，根据位移时间公式得：
h 1=
12
gt 12 解得：t 1=1s 所以：v 1=gt 1=10m/s
（2）在水中运动的时间为：t 2=1．4-t 1 所以：21025/1.41
v a m s t ?=
==?- （3）木球在水中做匀加速直线运动，平均速度等于
10
2
v + 所以：1220100
0.4222
v h t m ++?=?==
考点：匀变速直线运动的规律
【名师点睛】该题主要考查了自由落体运动及匀减速直线运动基本公式的应用，难度不大，属于基础题．
5．在平直公路上，一汽车的速度为15m/s 。从某时刻开始刹车，在阻力作用下，汽车以大小为2m/s 2的加速度匀减速运动，求： （1）刹车后5s 内车行驶的距离？ （2）刹车后10s 内车行驶的距离？ 【答案】（1）50m (2) 56.25m
【解析】设车实际运动时间为0t ，以汽车初速度方向为正方向。 由0v v at =+，得运动时间00157.52
v t s s a -=-
==-； （1）因为105t s t =<,所以汽车5s 末未停止运动，则由2
012
x v t at =+ 故22101111155255022x v t at m m ??
=+
=?-??= ???； (2) 因为2010t s t =>，,所以汽车10s 末早已停止运动 故22200011157.527.556.2522x v t at m m ??
=+
=?-??= ???
。 点睛：对于匀减速直线运动，已知时间，求解速度和位移时，不能死代公式，要先判断汽车的状态后计算位移的大小。
6．一辆值勤的警车停在公路边，当警员发现从他旁边以10m /s 的速度匀速行驶的货车严重超载时，决定前去追赶，经过5s 后警车发动起来，并以2m /s 2的加速度做匀加速运动，并尽快追上货车，但警车的行驶速度必须控制在108km /h 以内．问： （1）警车在追赶货车的过程中，两车间的最大距离是多少？ （2）求出警车发动后至少要多长时间才能追上货车？ 【答案】（1）90m （2）12.5s
【解析】 【分析】 【详解】
()1当两车速度相同时距离最大
由v at =
可得警车达到10/m s 的时间；14t s = 在这段时间警车的位移221111
2.542022
x at m =
=??= 货车相对于出发点的位移()21074110x m =+= 两车间的最大距离90x m =V
()2108/30/km h m s =；
由v at =
可得警车达到最大速度的时间212t s = 此时警车的位移2
3211802
x at m =
= 货车相对于出发点的位移()410712190x m =+= 由于警车的位移小于货车的位移，所以仍末追上 设再经过3t 追上，则()23010190180t -=- 得30.5t s =
则总时间为2312.5t t t s =+= 则警车发动后经过12.5s 才能追上． 故本题答案是：（1）90m （2）12.5s
7．我国ETC （不停车电子收费系统）已实现全国联网，大大缩短了车辆通过收费站的时间，假设一辆家庭轿车以20m/s 的速度匀速行驶，接近人工收费站时，轿车开始减速，至收费站窗口恰好停止，再用10s 时间完成交费，然后再加速至20m/s 继续行驶．若进入ETC 通道．轿车从某位置开始减速至10m/s 后，再以此速度匀速行驶20m 即可完成交费，然后再加速至20m/s 继续行驶．两种情况下，轿车加速和减速时的加速度大小均为2.5m/s 2．求：
（l ）轿车从开始减速至通过人工收费通道再加速至20m/s 的过程中通过的路程和所用的时间；
（2）两种情况相比较，轿车通过ETC 交费通道所节省的时间． 【答案】（1）160m ，26s ；（2）15s ； 【解析】
（1）轿车匀减速至停止过程2
0110280v ax x m -=-?=，01108v at t s -=-?=；
车匀加速和匀减速通过的路程相等，故通过人工收费通道路程12160x x m ==；
所用时间为121026t t s =+=；
（2）通过ETC 通道时，速度由20m/s 减至10m/s 所需时间t 2，通过的路程x 2
102v v at -=-
解得：24t s =
22
1022v v ax -=-
解得：26x m =
车以10m/s 匀速行驶20m 所用时间t 3=2s ，加速到20m/s 所用的时间为t 4=t 2=4s ，路程也为x 4=60m ；
车以20m/s 匀速行驶的路程x 5和所需时间t 5：5242020x x x x m =---=；5
50
1x t s v == 故通过ETC 的节省的时间为：234515t t t t t t s ?=----=；
点睛：解决本题的关键理清汽车在两种通道下的运动规律，搞清两种情况下的时间关系及位移关系，结合匀变速直线运动的位移公式和时间公式进行求解．
8．一架质量为 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 =4×105
N 【解析】（1）540km/h=150m/s ， 飞机减速至静止所用的时间01501510
v t s s a ＝
＝＝ （2）则客机从着陆开始经过的位移00150
15112522
v 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．
9．如图甲所示，光滑水平面上有A 、B 两物块，已知A 1的质量m 1=2 kg ．初始时刻B 静止，A 以一定的初速度向右运动，之后与B 发生碰撞，它们的x –t 图象如图乙所示（规定向右为位移的正方向），则物块B 的质量为多少？
【答案】6 kg 【解析】 【分析】 【详解】
由x –t 图知：碰前瞬间，14/v m s =；20v =
碰后瞬间，1
2/v m s =-'；22/v m s '= 两物块组成的系统动量守恒1111
220m v m v m v '+'+= 代入数据解得26m kg =
10．汽车智能减速系统是在汽车高速行驶时，能够侦测到前方静止的障碍物并自动减速的安全系统．如图所示，装有智能减速系统的汽车车头安装有超声波发射和接收装置，在某次测试中，汽车正对一静止的障碍物匀速行驶，当汽车车头与障碍物之间的距离为360m 时，汽车智能减速系统开始使汽车做匀减速运动，同时汽车向障碍物发射一个超声波脉冲信号．当汽车接收到反射回来的超声波脉冲信号时，汽车速度大小恰好为10/m s ，此时汽车车头与障碍物之间的距离为320m ．超声波的传播速度为340/m s ．求：
(1)汽车从发射到接收到反射回来的超声波脉冲信号之间的时间间隔； (2)汽车做匀减速运动的加速度大小；
(3)超声波脉冲信号到达障碍物时，汽车的速度大小． 【答案】(1) 2s (2)210m /s a = (3)=19.4m/s v 车 【解析】 【分析】 【详解】
(1) 车在A 点向障碍物发射一个超声波脉冲信号，在B 点接收到反射回来的超声波脉冲信号，此过程经历的时间：
12
=2x x t s v 声
+=
； (2) 汽车从A 运动到B 的过程中，满足：
B A v v at =-
2121
2
A x x v t at -=-
解得：
30m/s A v = 210m/s a =；
(3) 超声波脉冲信号从发射到到达障碍物经历的时间：
11817
x t s v 声='=
超声波脉冲信号到达障碍物时，汽车的速度大小：
=19.4m/s A v v at ='-车．