物理直线运动练习题含答案
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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/s2.求
【答案】(1) 36 m(2) 6.5 s(3)前锋队员不能在底线前追上足球 【解析】 【详解】
(1)已知足球的初速度为 v1=12 m/s,加速度大小为 a1=2 m/s2,足球做匀减速运动的时 间为
运动位移为
.
(2)已知前锋队员的加速度为 a2=2 m/s2,最大速度为 v2=8 m/s,前锋队员做匀加速运
(3)设 A 车的加速度为 aA 时两车不相撞
两车速度相等时: vA aA (t t) vB aBt
即:10 aA (t t) 30 2.5t
此时
B
车的位移:
sB
vBt
1 2
aBt2 ,即:sB
30t 1.25t2
A
车的位移:
sA
vAt
1 2
aA (t
t )2
要不相撞,两车位移关系要满足 sB sA s
(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) 【解析】
(3)
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
(1)B 车刹车至停下过程中, vt 0, v0 vB 30m / s, S 180m
由 0 vB2
2aB s
得 aB
vB2 2s
2.5m / s2
故 B 车刹车时加速度大小为 2.5m / s2 ,方向与运动方向相反.
(2)假设始终不相撞,设经时间 t 两车速度相等,则有: vA vB aBt ,
【答案】(1) 2.5m / s2 ,方向与运动方向相反.(2)6s 两车相撞(3) aA 0.83m / s2
【解析】 试题分析:根据速度位移关系公式列式求解;当速度相同时,求解出各自的位移后结合空 间距离分析;或者以前车为参考系分析;两车恰好不相撞的临界条件是两部车相遇时速度 相同,根据运动学公式列式后联立求解即可.
4.如图所示为四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来 越广泛的应用.一架质量 m=1 kg 的无人机,其动力系统所能提供的最大升力 F=16 N,无 人机上升过程中最大速度为 6m/s.若无人机从地面以最大升力竖直起飞,打到最大速度所 用时间为 3s,假设无人机竖直飞行时所受阻力大小不变.(g 取 10 m/s)2.求:
mgL2
1 2
mv22
1 2
2mv32
1 2
3mv42
解得:L2= 3 16
m
物体 A 最终离小车左端的距离为 x=L1-L2= 33 m 16
考点:牛顿第二定律;动量守恒定律;能量守恒定律.
2.A、B 两列火车,在同一轨道上同向行驶, A 车在前,其速度 vA=10m/s,B 车在后,速 度 vB=30m/s.因大雾能见度很低,B 车在距 A 车△s=75m 时才发现前方有 A 车,这时 B 车 立即刹车,但 B 车要经过 180m 才能够停止.问: (1)B 车刹车后的加速度是多大? (2)若 B 车刹车时 A 车仍按原速前进,请判断两车是否相撞?若会相撞,将在 B 车刹车 后何时?若不会相撞,则两车最近距离是多少? (3)若 B 车在刹车的同时发出信号,A 车司机经过△t=4s 收到信号后加速前进,则 A 车的 加速度至少多大才能避免相撞?
解得 aA 0.83m / s2
3.一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
【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.由于是多过程
问题,解答时需细心.
9.5 —1s 时
F3=m×a3 0.2=0.1×a3 a3=2m/s2
V3=v2-a3×t3=0.6-2×0.1=0.4m/s 2 分
F4=m×a4 0.1=0.1×a4 a4=1m/s2
V4=v3-a4×t4=0.4-1×0.4=0 1 分
(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 33 m 16
解得: t vA vB 10 30 8s
aB
2.5
此时
B
车的位移:
sB
vBt
1 2
a60m
A 车的位移: sA vAt 108 80m
因 3 ( 3 ) 6 6 1
3
3 3 33
设经过时间
t
两车相撞,则有
vAt
s
vBt
1 2
aBt
2
代入数据解得: t1 6s, t2 10s ,故经过 6s 两车相撞
得 t=15s
0 v2 t2+ v2(t- t2)= v1(t +5) 2
8.第 21 届世界杯足球赛于 2018 年在俄罗斯境内举行,也是世界杯首次在东欧国家举 行.在足球比赛中,经常使用“边路突破,下底传中”的战术,即攻方队员带球沿边线前 进,到底线附近进行传中.某足球场长 90 m、宽 60 m,如图所示.攻方前锋在中线处将 足球沿边线向前踢出,足球的运动可视为在地面上做初速度为 12 m/s 的匀减速直线运动, 加速度大小为 2 m/s2.试求: (1)足球从开始做匀减速运动到停下来的位移为多大? (2)足球开始做匀减速直线运动的同时,该前锋队员沿边线向前追赶足球,他的启动过程可 以视为初速度为 0 ,加速度为 2 m/s2 的匀加速直线运动,他能达到的最大速度为 8 m/s.该前 锋队员至少经过多长时间能追上足球? (3)若该前锋队员追上足球后,又将足球以 10m/s 的速度沿边线向前踢出,足球的运动仍视 为加速度大小为 2m/s2 的匀减速直线运动。与此同时,由于体力的原因,该前锋队员以 6m/s 的速度做匀速直线运动向前追赶足球,通过计算判断该前锋队员能否在足球出底线前 追上。
vt=v0+at1=1+0.5×8m/s=5m/s
vt2 v02=2ax
v12
v02=2a
x 2
联立解得:
v1= 13m/s
6.(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 2
mv12
1 2
2mv22
解得:L1=
9 4
m
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:
(mA+ mB)v3= mAv2
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 v4
(mA+ mB)v3+mCv2=" (m"A+mB+mC) v4 此过程中 A 相对小车的位移大小为 L2,则
(1)无人机以最大升力起飞的加速度; (2)无人机在竖直上升过程中所受阻力 Ff 的大小; (3)无人机从地面起飞竖直上升至离地面 h=30m 的高空所需的最短时间.
【答案】(1) 2m / s2 (2) f 4N (3) 6.5s
【解析】
(1)根据题意可得 a v 6m / s 0 2m / s2
t=3.5s(不合题意,舍去)
(3)物体 A 刚滑上小车时速度 v1= vN-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
(mA+ mC)v2= mAv1 小车最终速度 v2=3m/s 此过程中 A 相对小车的位移为 L1,则
mgL1
v/t 图像正确
3分
考点:考查了牛顿第二定律与图像
10.甲、乙两车在同一水平路面上做直线运动,某时刻乙车在前、甲车在后,相距 s=6m, 从此刻开始计时,乙车做初速度大小为 12m/s 加速度大小为 1m/s2 的匀减速直线运动,甲 车运动的 s-t 图象如图所示(0-6s 是开口向下的抛物线一部分,6-12s 是直线,两部分平滑相 连),
前锋队员追上足球所用的时间 t=t1+t3=6.5 s.
(3)此时足球距底线的距离为:x4=45-x1=9m,速度为 v3=10m/s
足球运动到停止的位移为: 所以,足球运动到底线时没停
由公式
,足球运动到底线的时间为:t4=1 s
前锋队员在这段时间内匀速运动的位移:x3=vt4=6m<9m 所以前锋队员不能在底线前追上足球.
t