高考物理直线运动解题技巧及经典题型及练习题(含答案)
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高考物理直线运动解题技巧及经典题型及练习题(含答案)
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 4
F 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 2
mg 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v L t ∆= 所以滑块在水平面上的间距为1v d t =∆
联立解得43
d L =
2.跳伞运动员做低空跳伞表演,当直升机悬停在离地面224m 高时,运动员离开飞机作自由落体运动,运动了5s 后,打开降落伞,展伞后运动员减速下降至地面,若运动员落地速度为5m/s ,取210/g m s =,求运动员匀减速下降过程的加速度大小和时间.
【答案】212.5?m/s a =; 3.6t s =
【解析】
运动员做自由落体运动的位移为221110512522
h gt m m ==⨯⨯= 打开降落伞时的速度为:1105/50/v gt m s m s ==⨯=
匀减速下降过程有:22122()v v a H h -=-
将v 2=5 m/s 、H =224 m 代入上式,求得:a=12.5m/s 2
减速运动的时间为:12505 3.6?12.5
v v t s s a --===
3.如图甲所示为2022年北京冬奥会跳台滑雪场馆“雪如意”的效果图.如图乙所示为由助滑区、空中飞行区、着陆缓冲区等组成的依山势而建的赛道示意图.运动员保持蹲踞姿势从A 点由静止出发沿直线向下加速运动,经过距离A 点s =20m 处的P 点时,运动员的速度为v 1=50.4km/h .运动员滑到B 点时快速后蹬,以v 2=90km/h 的速度飞出,经过一段时间的空中飞行,以v 3=126km/h 的速度在C 点着地.已知BC 两点间的高度差h =80m ,运动员的质量m =60kg ,重力加速度g 取9.8m/s 2,计算结果均保留两位有效数字.求
(1)A 到P 过程中运动员的平均加速度大小;
(2)以B 点为零势能参考点,求到C 点时运动员的机械能;
(3)从B 点起跳后到C 点落地前的飞行过程中,运动员克服阻力做的功
【答案】(1) 4.9m/s a = (2)41.010J E =-⨯ (3)42.910J W =⨯
【解析】
【详解】
(1)150.4km/h 14m/s v ==
由212v as = 解得:21 4.9m/s 2v a s
== (2)290km/h 25m/s v ==,3126km/h 35m/s v == 由能量关系:2312
E mgh mv =-+ 410290J 1.010J E =-=-⨯
(按g 取10m/s 2算,411250J 1.110J E =-=-⨯)
(3)由动能定理:22321122
mgh W mv mv -=- 解得:429040J 2.910J W ==⨯
(按g 取10m/s 2算,430000J 3.010J W ==⨯
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