物理直線運動練習全集及解析

物理】物理直線運動練習全集及解析一、高中物理精講專題測試直線運動1.質(zhì)量為2kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線運動，一段時間后撤去F,其運動的’’圖象如圖所示°取」m/s2，求：(1)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)■:；(2)水平推力F的大?。?3)IIs內(nèi)物體運動位移的大小.【答案】(1)0.2；(2)5.6N；(3)56m。【解析】【分析】【詳解】由題意可知，由vt圖像可知，物體在4?6s內(nèi)加速度:Av8

百—-—-—2m/s2物體在4?6s內(nèi)受力如圖所示根據(jù)牛頓第二定律有：聯(lián)立解得：“=0.2由vt圖像可知：物體在0?4s內(nèi)加速度:Av又由題意可知：物體在0?4s內(nèi)受力如圖所示根據(jù)牛頓第二定律有：F-jimg二ma2代入數(shù)據(jù)得：F=5.6N(3)物體在0?14s內(nèi)的位移大小在數(shù)值上為圖像和時間軸包圍的面積，則有:x—_x8x14m—SGrn

【點睛】在一個題目之中，可能某個過程是根據(jù)受力情況求運動情況，另一個過程是根據(jù)運動情況

分析受力情況；或者同一個過程運動情況和受力情況同時分析，因此在解題過程中要靈活

處理．在這類問題時，加速度是聯(lián)系運動和力的紐帶、橋梁．如圖所示，在沙堆表面放置一長方形木塊4其上面再放一個質(zhì)量為m的爆竹B,木塊的質(zhì)量為M.當爆竹爆炸時，因反沖作用使木塊陷入沙中深度力，而木塊所受的平均阻力2）爆竹能上升的最大高度。答案】（1）為九若爆竹的火藥質(zhì)量以及空氣阻力可忽略不計，重力加速度g。求:（2）爆竹能上升的最大高度。答案】（1）2(f-M ⑵一MMM m2g解析】詳解】1（1）對木塊，由動能定理得：Mgh-fh=0-—Mv2,解得：2(解得：2(f-Mg)h

M（2）爆竹爆炸過程系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律得：Mv-mvf=0爆竹做豎直上拋運動，上升的最大高度：H=v爆竹做豎直上拋運動，上升的最大高度：H=vf—2g(f-Mg)Mh解得：H=上m2g如圖所示，一圓管放在水平地面上，長為L=0.5m，圓管的上表面離天花板距離h=2.5m，在圓管的正上方緊靠天花板放一顆小球，讓小球由靜止釋放，同時給圓管一豎直向上大小為5m/s的初速度，g取10m/s.:—///（1）求小球釋放后經(jīng)過多長時間與圓管相遇？（2）試判斷在圓管落地前小球能不能穿過圓管？如果不能，小球和圓管落地的時間差多大？如果能，小球穿過圓管的時間多長？【答案】（1）0.5s（2）0.1s【解析】試題分析：小球自由落體，圓管豎直上拋，以小球為參考系，則圓管相對小球向上以5m/s做勻速直線運動；先根據(jù)位移時間關系公式求解圓管落地的時間；再根據(jù)位移時間關系公式求解該時間內(nèi)小球的位移（假設小球未落地），比較即可；再以小球為參考系，計算小球穿過圓管的時間．（1） 以小球為參考系，則圓管相對小球向上以5m/s做勻速直線運動，h 2.5m故相遇時間為：t= = =0.5sv 5m/s0（2） 圓管做豎直上拋運動，以向上為正，根據(jù)位移時間關系公式，有x二vt-1gt202帶入數(shù)據(jù)，有0=5t-5t2，解得：t=1s或t=0（舍去）；11假設小球未落地，在1s內(nèi)小球的位移為x=gt2=x10x12=5m，i2 2而開始時刻小球離地的高度只有3m,故在圓管落地前小球能穿過圓管；再以小球為參考系，則圓管相對小球向上以5m/s做勻速直線運動，L0.5m故小球穿過圓管的時間t'= = =0」sv 5m/s0如圖所示，物體A的質(zhì)量m二1kg，靜止在光滑水平面上的平板車B，質(zhì)量為Am二0.5kg，長為L=1m.某時刻A以v0二4m/s向右的初速度滑上木板B的上表面，B0在A滑上B的同時，給B施加一個水平向右的拉力F，忽略物體A的大小，已知A與B之間的動摩擦因素卩二0.2，取重力加速度g二10m/s2.求：（1） 若F=5N，物體A在小車上運動時相對小車滑行的最大距離.（2） 如果要使A不至于從B上滑落，拉力F大小應滿足的條件.&&【答案】（1）0.5m（2）1NWFW3N【解析】（1）物體A滑上木板B以后，作勻減速運動，有ymg=maA得aA=|ig=2m/s2木板B作加速運動，有F+ymg=MaB，代入數(shù)據(jù)解得：aB=14m/s2兩者速度相同時，有v0-aAt=aBt，代入數(shù)據(jù)解得：t=0.25s

TOC\o"1-5"\h\z1 1 1 15A滑行距離:B滑行距離:S=vrt-8^2=4x0.25-x2x= A滑行距離:B滑行距離:A02A2 16 161117S°=a°t2=xl4xm=—m.B2B2161615 7最大距離：曲金憶-=0.5m(2)物體A不滑落的臨界條件是A到達B的右端時，A、B具有共同的速度V],貝y：V2—v2 v2-0 1二i+L2a 2aA BV—V V又： 1—4aaA B代入數(shù)據(jù)可得：aB=6(m/s2)由F=m2aB-^m1g=1N若FV1N,則A滑到B的右端時，速度仍大于B的速度，于是將從B上滑落，所以F必須大于等于1N.當F較大時，在A到達B的右端之前，就與B具有相同的速度，之后，A必須相對B靜止，才不會從B的左端滑落.即有：F=(m+m)a，|im1g=m1a所以：F=3N若F大于3N，A就會相對B向左滑下.綜上：力F應滿足的條件是：1N<F<3N點睛：牛頓定律和運動公式結(jié)合是解決力學問題的基本方法，這類問題的基礎是分析物體的受力情況和運動情況，難點在于分析臨界狀態(tài)，挖掘隱含的臨界條件.如圖,MN是豎直放置的長L=0.5m的平面鏡，觀察者在A處觀察，有一小球從某處自由下落,小球下落的軌跡與平面鏡相距d=0.25m,觀察者能在鏡中看到小球像的時間△t=0.2s.已知觀察的眼睛到鏡面的距離s=0.5m,求小球從靜止開始下落經(jīng)多長時間，觀察者才能在鏡中看到小球的像.(取g=10m/s2)【答案】0.275s;【解析】試題分析：由平面鏡成像規(guī)律及光路圖可逆可知，人在A處能夠觀察到平面鏡中虛像所對應的空間區(qū)域在如圖所示的直線PM和QN所包圍的區(qū)域中，小球在這一區(qū)間里運動的距離為圖中ab的長度L/.由于/aA/b-MA/N/bA/C-NA/D所以L//L=bA//NA/bA//NA/=(s+d)/s11聯(lián)立求解，L/=0.75m設小球從靜止下落經(jīng)時間t人能看到，則L=-g(t+/t)2—2gt2代入數(shù)據(jù)，得t=0.275s考點：光的反射；自由落體運動【名師點睛】本題是邊界問題，根據(jù)反射定律作出邊界光線，再根據(jù)幾何知識和運動學公式結(jié)合求解；要知道當小球發(fā)出的光線經(jīng)過平面鏡反射射入觀察者的眼睛時，人就能看到小球鏡中的像.如圖所示為四旋翼無人機，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前正得到越來越廣泛的應用?一架質(zhì)量m=1kg的無人機，其動力系統(tǒng)所能提供的最大升力F=16N,無人機上升過程中最大速度為6m/s?若無人機從地面以最大升力豎直起飛，打到最大速度所無人機以最大升力起飛的加速度；⑵無人機在豎直上升過程中所受阻力Ff的大?。粺o人機從地面起飛豎直上升至離地面h=30m的高空所需的最短時間.【答案】(1)2m/s2(2)f二4N(3)6.5s【解析】Av6m/s-0(1)根據(jù)題意可得a= = =2m/s2At 3s(2)由牛頓第二定律F一f一mg=ma得f二4N1(3)豎直向上加速階段x=at2,x=9mi2ii勻速階段t=_=3.5s2v故t=t+1=6.5s12

A、B兩列火車，在同一軌道上同向行駛，A車在前，其速度v=10m/s,B車在后，速A度vB=30m/s，因大霧能見度很低，B車在距A車x0=75m時才發(fā)現(xiàn)前方有A車，這時B車立即剎車，但B車要經(jīng)過180m才能停止，問：B車剎車時A車仍按原速率行駛，兩車是否會相撞？若會相撞，將在B車剎車后多長時間相撞？若不會相撞，則兩車最近距離是多少？【答案】會相撞；6sV2【解析】B車剎車至停下來的過程中，由v2-v02=2ax得緯=2X=2.5m/s2假設不相撞，依題意畫出運動過程示意圖，如下圖所示.設經(jīng)過時間t假設不相撞，依題意畫出運動過程示意圖，如下圖所示.設經(jīng)過時間t兩車速度相等，對B車有：V4=vB+aBtV—V解得t=AB=8S.aB此時B此時B車的位移160m.x=vj+a」2=30x8m——x2.5x82m=BB2B 2A車的位移xA=vAt=10x8m=80m.因xB>xA+x0，故兩車會相撞.1設B剎車后經(jīng)過時間tx兩車相撞，則有vAtx+x0=vBtx+-aBtx2,代入數(shù)據(jù)解得，tx=6s或tx=10s（舍去）.“10米折返跑”的成績反應了人體的靈敏素質(zhì).測定時，在平直跑道上，受試者以站立式起跑姿勢站在起點終點線前，當聽到“跑”的口令后，全力跑向正前方10米處的折返線，測試員同時開始計時.受試者到達折返線處時，用手觸摸折返線處的物體（如木箱），再轉(zhuǎn)身跑向起點終點線，當胸部到達起點終點線的垂直面時，測試員停表，所用時間即為“10米折返跑”的成績，設受試者起跑的加速度為4m/s2，運動過程中的最大速度為4m/s，快到達折返線處時需減速到零，加速度的大小為8m/S2.受試者在加速和減速階段運動均可視為勻變速直線運動.問該受試者“10米折返跑”的成績?yōu)槎嗌倜?？二二I木箱速階段運動均可視為勻變速直線運動.問該受試者“10米折返跑”的成績?yōu)槎嗌倜耄慷蘒木箱起點終豈線I折返線>1【答案】6.25s【解析】【分析】【詳解】對受試者，由起點終點線向折返線運動的過程中加速階段有vt—m—1S1a1s——vt—2m12m1減速階段有t——m—0.5S3a2—s—vt—1m32m3勻速階段有t—1-(S—+S3)—1.75s2vm由折返線向起點終點線運動的過程中加速階段有vt—m—1S4a1s——vt—2m4 2m4勻速階段有t-鼻-2s5vm故受試者10米折返跑的成績?yōu)閠—t+1+1+1+1—6.25s12345如圖所示，為車輛行駛過程中變道超車的情景。圖中A、B兩車相距L=7m時，B車正以vB=4m/s速度勻速行駛，A車正以叫=8m/s的速度借道超越同向行駛的B車，此時A車司機發(fā)前方不遠處有一輛汽車C正好迎面駛來，A車司機不得不放棄超車，而立即駛回到與B車相同的正常行駛車道。不考慮變道過程中車速的變化和位移的側(cè)向變化，則（1） A車至少以多大的加速度剎車勻減速，才能避免與B車相撞。（2） 若A車駛回原車道時，司機估計會與B車相碰的危險，立即以大小為aA=1m/s2的加

速度剎車，同時鳴笛發(fā)出信號提醒B車司機加速，B車司機經(jīng)過t0=1s的反應時間后，立即以aB=0.5m/s2的加速度勻加速。（不計A車司機的反應時間）。貝y：①B車加速后經(jīng)過多長時間A、B兩車速度相等;

②A②A會不會追尾B車（請通過計算分析）。8【答案】（1）—m/s2；（2）2s,不會追尾【解析】【詳解】（1）A車減速到與B車同速時，若恰未與B車相碰，則A車將不會與B車相碰,設經(jīng)歷的時間為t，則v+vA車位移：x Bt①A2B車位移：x二vt②BBTOC\o"1-5"\h\zx—x—L ^③AB由①②③式代值解得：t=3.5s則A車與B車不相碰，剎車時的最小加速度大小：v—v 8—4/ 8a—b— m/s2—m/s2t3.5 7（2）①設b車加速后經(jīng)過-秒兩車同速，貝y：v-a（t+1）=v+atAA1 0BB1代值解得：t1—2s②A、B車同速時，若A車未追尾B車，則A車不會追尾B車，設兩車同速時速度為V,則：v—v+at—5m/sBB1此過程中，A車位移：x'=t （t+t）=19.5mA2 1 0, v+v“B車位移：x—vt+Bt—13mBB0 2 1兩車位移差：Ax—x'—x'—6.5m<L兩車位移差：AB故A車不會追尾B車.圖a為自動感應門，門框上沿中央安裝有傳感器，當人或物體與傳感器的水平距離小于或等于某個設定值（可稱為水平感應距離）時，中間兩扇門分別向左右平移，當人或物體與傳感器的距離大于設定值時，門將自動關閉。圖b為感應門的俯視圖，A為傳感器位置，虛

線圓是傳感器的感應范圍，已知每扇門的寬度為d,最大移動速度為'?，若門開啟時先勻加速運動而后立即以大小相等的加速度勻減速運動，每扇門完全開啟時的速度剛好為零，移動的最大距離為d,不計門及門框的厚度。(1)求門開啟時做加速和減速運動的加速度大?。籨⑵若人以'“的速度沿圖中虛線S走向感應門，要求人到達門框時左右門同時各自移動冷勺距離，那么設定的傳感器水平感應距離:應為多少？7ci⑶若以(2)的感應距離設計感應門，欲搬運寬為丨的物體(厚度不計)，并使物體中間沿虛線s垂直地勻速通過該門(如圖c)，物體的移動速度不能超過多少？Ma 闿b