高中物理直线运动题20套(带答案)及解析

高中物理直线运动题20套(带答案)及解析

一、高中物理精讲专题测试直线运动

1．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

2g10m/s员落地速度为5m/s，取，求运动员匀减速下降过程的加速度大小和时间．

【答案】a12.5?m/s；t3.6s

2【解析】

运动员做自由落体运动的位移为

121gt1052m125m22

h

打开降落伞时的速度为：

v1gt105m/s50m/s

匀减速下降过程有：

2v12v22a(Hh)

将v2=5 m/s、H=224 m代入上式，求得：a=12.5m/s2

减速运动的时间为：

v1v2505 s3.6?sa12.5

t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/s2

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，水平平台ab长为20 m，平台b端与长度未知的特殊材料制成的斜面

bc连接，斜面倾角为30°.在平台b端放上质量为5 kg的物块，并给物块施加与水平方向

成37°角的50 N推力后，物块由静止开始运动．己知物块与平台间的动摩擦因数为0.4，重力加速度g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，求：

(1)物块由a运动到b所用的时间；

(2)若物块从a端运动到P点时撤掉推力，则物块刚好能从斜面b端开始下滑，则aP间的距离为多少？(物块在b端量损失)

(3)若物块与斜面间的动摩擦因数μbc＝0.277＋0.03Lb，式中Lb为物块在斜面上所处的位置离b端的距离，在(2)中的情况下，物块沿斜面滑到什么位置时速度最大？

【答案】（1）5s （2）14.3m （3）见解析

【解析】

试题分析：（1）根据牛顿运动定律求解加速度，根据位移时间关系知时间；

（2）根据位移速度关系列方程求解；

（3）物体沿斜面下滑的速度最大时，须加速度为0，根据受力分析列方程，结合物块与斜面间的动摩擦因数μbc=0.277+0.03Lb知斜面长度的临界值，从而讨论最大速度．

解：（1）受力分析知物体的加速度为

a1=

=

=1.6m/s2

x=a1t2

解得a到b的时间为t==5s

（2）物体从a到p：=2a1x1

物块由P到b：=2a2x2

a2=μg

x=x1+x2

解得ap距离为x1=14.3m

（3）物体沿斜面下滑的速度最大时，须加速度为0，

即a==0

μbc=0.277+0.03Lb，

联立解得Lb=10m

因此如斜面长度L＞10m，则Lb=10m时速度最大；

若斜面长度L≤10m，则斜面最低点速度最大．

答：（1）物块由a运动到b所用的时间为5s；

（2）若物块从a端运动到P点时撤掉推力，则物块刚好能从斜面b端开始下滑，则间aP的距离为14.3m；

（3）斜面长度L＞10m，则Lb=10m时速度最大；若斜面长度L≤10m，则斜面最低点速度最大．

【点评】本题考查的是牛顿第二定律及共点力平衡，但是由于涉及到动摩擦因数变化，增加了难度；故在分析时要注意物体沿斜面下滑的速度最大时，须加速度为0这个条件．

4．如图甲所示，质量m=8kg的物体在水平面上向右做直线运动。过a点时给物体作用一个水平向右的恒力F并开始计时，在4s末撤去水平力F．选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得v﹣t图象如图乙所示。（取重力加速度为10m/s2）求：

（1）8s末物体离a点的距离

（2）撤去F后物体的加速度

（3）力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ。

【答案】（1）48m。（2）﹣2m/s2。（3）16N，0.2。

【解析】

【详解】

488m2（1）8s末物体离a点的距离等于梯形的面积大小，为：S==48m

v08t84=﹣2m/s2。 （2）撤去F后物体的加速度为：a=

（3）撤去F后，根据牛顿第二定律得：f=ma=8×（﹣2）N=﹣16N，负号表示加速度方向与速度方向相反。撤去F前物体匀速运动，则有：F=|f|=16N

f16物体与水平面间的动摩擦因数为：μ=mg80=0.2。

【点睛】

本题关键先根据运动情况求解加速度，确定受力情况后求解出动摩擦因数；再根据受力情况确定加速度并根据运动学公式得到物体的运动规律。

5．物体在斜坡顶端以1 m/s的初速度和0.5 m/s2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）13m/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：

1x＝v0tat22

代入数据得到：

14=t+0.25t2

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v1，末位置速度为vt，有：

vt=v0+at1=1+0.5×8m/s=5m/s

2 vt2 v0＝2ax

2 v12 v0＝2ax2

联立解得：

v1＝13m/s

6．一辆汽车以1m/s2的加速度加速行驶了12秒，驶过了180m。之后匀速行驶了105m， 求：

（1）汽车开始加速时的速度是多少？

（2）汽车的末速度是多少？

（3）简要画出全过程的v-t图像（注：标出关键点坐标即可）

【答案】（1）9m/s（2）21m/s

（3）如图所示：

1xv0tat22【解析】（1）由公式： ，可以得到：

v0x11801at112m/s9m/st2122

；

（2）由速度与时间关系可以得到：

vv0at9m/s112m/s21m/s

；

x1105s5sv21，如图所示：

（3）根据题意可以知道，匀速运动的时间为：

t1

点睛：本题关键是明确汽车的运动性质，然后根据运动学公式直接列式求解。

7．一辆值勤的警车停在公路当警员发现从他旁边以10m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定去拦截,经5s警车发动起来,以a=2m/s 加速度匀加速开出维持匀加速运

2动,能达到的最大速度为20m/s,

试问：

(1)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少?

(2) 警车要多长时间才能追上违章的货车?

【答案】(1)75m(2)15s

【解析】

【详解】

（1）两车速度相同时间距最大

设警车用时t1

v货=at1

得t1= 5s

0v1

间距Δx=V1（t1+5 ）-2t1 =75m

（2）设经t2时间警车达到最大速度v2=20m/s

v2=a t2

得t2=10s

此时

0v2t2100m2

x警

x货= v1（t2+5）=150m

由于x警< x货,所以追不上

设警车经时间t追上

0v22t2+ v2（t- t2）= v1（t +5）

得t=15s

8．一架质量为 40000kg的客机在着陆前的速度为 0km/h，着陆过程中可视为匀变速直线运动，其加速度大小为 10m/s2，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）0km/h=150m/s，

v0150＝s＝15sa10

飞机减速至静止所用的时间

t＝

（2）则客机从着陆开始经过的位移

v0150t＝15＝1125m22

x0＝

（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．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/s2，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S1，汽车做匀减速至停止的位移为S2，则有：

S1=v0t 2v0S22a

又

S= S1＋S2

解得

t=0.7s

故反应时间不得超过0.7s

10．如图所示，为车辆行驶过程中变道超车的情景。图中A、B两车相距L=7m时，B车正以vB=4m/s速度匀速行驶，A车正以vA=8m/s的速度借道超越同向行驶的B车，此时A车司机发前方不远处有一辆汽车C正好迎面驶来，A车司机不得不放弃超车，而立即驶回到与B车相同的正常行驶车道。不考虑变道过程中车速的变化和位移的侧向变化，则

（1）A车至少以多大的加速度刹车匀减速，才能避免与B车相撞。

（2）若A车驶回原车道时，司机估计会与B车相碰的危险，立即以大小为

aA=1m/s2的加速度刹车，同时鸣笛发出信号提醒B车司机加速，B车司机经过t0=1s的

反应时间后，立即以aB=0.5m/s2的加速度匀加速。（不计A车司机的反应时间）。则：

①B车加速后经过多长时间A、B两车速度相等；

②A会不会追尾B车（请通过计算分析）。

8【答案】（1）7m/s2；（2）2s, 不会追尾

【解析】

【详解】

（1）A车减速到与B车同速时，若恰未与B车相碰，则A车将不会与B车相碰，

设经历的时间为t，则

vAvBt2 ①

A车位移：

xAB车位移：xBvBt ②

xAxBL ③

由①②③式代值解得：t=3.5s

则A车与B车不相碰，刹车时的最小加速度大小：

vAvB848m/s2m/s2t3.57

a

（2）①设B车加速后经过t1秒两车同速，则：

vAaAt1t0vBaBt1

代值解得：t12s

②A、B车同速时，若A车未追尾B车，则A车不会追尾B车，设两车同速时速度为v，则：

vvBaBt15m/s

此过程中，A车位移：

vAvt1t019.5m2

xA'

B车位移：

vBvt113mxB'vBt0

两车位移差：

故A车不会追尾B车.

2

xxA'xB'6.5mL