高中物理直线运动专项训练100(附答案)含解析

高中物理直线运动专项训练100(附答案)含解析
一、高中物理精讲专题测试直线运动
1．一个质点正在做匀加速直线运动，用固定在地面上的照相机对该质点进行闪光照相，闪光时间间隔为1s．分析照片得到的数据，发现质点在第1次、第2次闪光的时间间隔内移到了2m；在第3次、第4次闪光的时间间隔内移动了8m，由此可以求得（）
A．第1次闪光时质点的速度
B．质点运动的加速度
C．质点运动的初速度
D．从第2次闪光到第3次闪光这段时间内质点的位移
【答案】ABD
【解析】
试题分析：根据得；，故B
不符合题意；设第一次曝光时的速度为v，，得：，故A不符合题意；由于不知道第一次曝光时物体已运动的时间，故无法知道初速度，故C符合题意；设第一次到第二次位移为；第三次到第四次闪光为，则有：
；则；而第二次闪光到第三次闪光的位移
，故D不符合题意
考点：考查了匀变速直线运动规律的综合应用，要注意任意一段匀变速直线运动中，只有知道至少三个量才能求出另外的两个量，即知三求二．
2．高铁被誉为中国新四大发明之一．因高铁的运行速度快，对制动系统的性能要求较高，高铁列车上安装有多套制动装置——制动风翼、电磁制动系统、空气制动系统、摩擦制动系统等．在一段直线轨道上，某高铁列车正以v0=288km/h的速度匀速行驶，列车长突然接到通知，前方x0=5km处道路出现异常，需要减速停车．列车长接到通知后，经过t l=2.5s 将制动风翼打开，高铁列车获得a1=0.5m/s2的平均制动加速度减速，减速t2=40s后，列车长再将电磁制动系统打开，结果列车在距离异常处500m的地方停下来．
（1）求列车长打开电磁制动系统时，列车的速度多大？
（2）求制动风翼和电磁制动系统都打开时，列车的平均制动加速度a2是多大？
【答案】（1）60m/s（2）1.2m/s2
【解析】
【分析】
（1）根据速度时间关系求解列车长打开电磁制动系统时列车的速度；（2）根据运动公式列式求解打开电磁制动后打开电磁制动后列车行驶的距离，根据速度位移关系求解列车的平均制动加速度.
【详解】
（1）打开制动风翼时，列车的加速度为a1=0.5m/s2，设经过t2=40s时，列车的速度为v1，
则v 1=v 0-a 1t 2=60m/s.
（2）列车长接到通知后，经过t 1=2.5s ，列车行驶的距离x 1=v 0t 1=200m
打开制动风翼到打开电磁制动系统的过程中，列车行驶的距离
x 2 =2800m
打开电磁制动后，行驶的距离x 3= x 0- x 1- x 2=1500m ；
3．如图所示，物体A 的质量1kg A m =，静止在光滑水平面上的平板车B ，质量为0.5kg B m =，长为1m L =．某时刻A 以04m/s v =向右的初速度滑上木板B 的上表面，在A 滑上B 的同时，给B 施加一个水平向右的拉力F ，忽略物体A 的大小，已知A 与B 之间的动摩擦因素0.2μ=，取重力加速度2
10m/s g =．求：
（1）若5N F =，物体A 在小车上运动时相对小车滑行的最大距离．
（2）如果要使A 不至于从B 上滑落，拉力F 大小应满足的条件．
【答案】（1）0.5m （2）1N≤F≤3N
【解析】（1）物体A 滑上木板B 以后，作匀减速运动，有μmg=ma A
得a A =μg=2m/s 2
木板B 作加速运动，有F+μmg=Ma B ，
代入数据解得：a B =14m/s 2
两者速度相同时，有v 0-a A t=a B t ，
代入数据解得：t=0.25s
A 滑行距离：S A =v 0t-12a A t 2=4×0.25−12×2×116＝1516m ，
B 滑行距离：S B =12a B t 2=12×14×116m=716
m ． 最大距离：△s=S A -S B =
1516−716=0.5m （2）物体A 不滑落的临界条件是A 到达B 的右端时，A 、B 具有共同的速度v 1，则： 22201122A B
v v v L a a -=+ 又： 011A B
v v v a a -= 代入数据可得：a B =6（m/s 2）
由F=m 2a B -μm 1g=1N
若F ＜1N ，则A 滑到B 的右端时，速度仍大于B 的速度，于是将从B 上滑落，所以F 必须大于等于1N ．
当F 较大时，在A 到达B 的右端之前，就与B 具有相同的速度，之后，A 必须相对B 静止，才不会从B 的左端滑落．
即有：F=（m+m ）a ，μm 1g=m 1a
所以：F=3N
若F 大于3N ，A 就会相对B 向左滑下．
综上：力F 应满足的条件是：1N≤F≤3N
点睛：牛顿定律和运动公式结合是解决力学问题的基本方法，这类问题的基础是分析物体的受力情况和运动情况，难点在于分析临界状态，挖掘隐含的临界条件．
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：
(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F f 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）22/m s （2）4f N = （3）6.5s
【解析】
（1）根据题意可得26/02/3v m s a m s t s
∆-=
==∆ （2）由牛顿第二定律F f mg ma --= 得4f N = （3）竖直向上加速阶段21112x at =
，19x m = 匀速阶段12 3.5h x t s v
-== 故12 6.5t t t s =+=
5．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 （213/m 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：
2012x 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
220 2t v v ax -＝
2210 22
x v v a -＝
联立解得：
113m/s v ＝
6．如图所示，质量为M=8kg 的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水平恒力F ，当小车向右运动速度达 到时，在小车的右端轻轻放置一质量m=2kg 的小物块，经过t 1=2s 的时间，小物块与小车保持相对静止。

已知小物块与小车间的动摩擦因数
0.2，假设小车足够长，g 取10m ／s 2，求：
(1)水平恒力F 的大小；
(2)从小物块放到车上开始经过t=4s 小物块相对地面的位移；
(3)整个过程中摩擦产生的热量。

【答案】（1）8N （2）13.6m （3）12J
【解析】试题分析：（1）设小物块与小车保持相对静止时的速度为v ，对于小物块，在t 1=2s 时间内，做匀加速运动，则有：
对于小车做匀加速运动，则有：
联立以上各式，解得：F="8N"
（2）对于小物块，在开始t 1=2s 时间内运动的位移为：
此后小物块仍做匀加速运动，加速度大小为，则有
x=x 1+x 2
联立以上各式，解得：x=13.6m
（3）整个过程中只有前2s 物块与小车有相对位移 小车位移：
相对位移：
解得：Q=12J
考点：牛顿第二定律的综合应用.
7．一辆汽车以1m/s 2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）9/m s （2）21/m s
（3）如图所示：
【解析】（1）由公式： 2012
x v t at =+，可以得到： 011801112/9/2122x v at m s m s t ⎛⎫=-=-⨯⨯= ⎪⎝⎭
； （2）由速度与时间关系可以得到： 09/112/21/v v at m s m s m s =+=+⨯=；
（3）根据题意可以知道，匀速运动的时间为： 11105521
x t s s v ===，如图所示：
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。

8．一辆长途客车正以v=20m/s 的速度匀速行驶，突然，司机看见车的正前方033x m =处有一只狗，如图（甲）所示，司机立即采取制动措施，若从司机看见狗开始计时（t=0），长途客车的“速度一时间”图象如图（乙）所示。

（1）求长途客车制动时的加速度；
（2）求长途客车从司机发现狗至停止运动的这段时间内前进的距离；
（3）若狗正以v=4m/s 的速度与长途客车同向奔跑，问狗能否摆脱被撞的噩运
【答案】（1）25m/s a =- （2）50m s = （3）狗被撞
【解析】（1）根据加速度的定义可由图像得： 20205m/s 4.50.5
v a t ∆-=
==-∆- （2）根据—v t 图线下面的面积值为位移大小，则由图像可得： ()()01211200.5 4.550m 22
x v t t =+=⨯⨯+= （3）当客车由020m/s v =减速到4m/s v =时，所需时间为 420 3.2s 5v t a ∆-=
==- 司机从看到狗到速度减为4m/s v =所通过的位移为
22010148.4m 2v v x v t a
-=+= 而狗通过的位移为
()2114.8m x v t t =+=
23347.8m x +=
因为1233x x >+ ，所以狗将被撞。

综上所述本题答案是：（1）25m/s a =- （2）50m x = （3）狗将被撞
9．A 、B 两车在同一直线上向右匀速运动，B 车在A 车前，A 车的速度大小为v 1＝8 m/s ，B 车的速度大小为v 2＝20 m/s ，如图所示．当A 、B 两车相距028m x =时，B 车因前方突发情况紧急刹车(已知刹车过程的运动可视为匀减速直线运动)，加速度大小为a ＝2 m/s 2，从此时开始计时，求：
(1)A 车追上B 车之前，两者相距的最大距离；
(2)A 车追上B 车所用的时间；
(3)从安全行驶的角度考虑，为避免两车相撞，在题设条件下，A 车在B 车刹车的同时也应刹车的最小加速度．
【答案】（1）64m （2）16s （3）0.4m/s 2
【解析】
【分析】
（1）两车速度相等时相遇前相距最大的临界条件，据此分析求解最大距离即可； （2）根据位移关系分析A 车追上B 车所用时间；
（3）根据刹车位移大小关系，再由A 车刹车时的位移速度关系求解其最小加速度．
【详解】
（1）当A 、B 两车速度相等时，相距最远，根据速度关系得：
v 1=v 2﹣at 1…①
代入数据解得：t 1=6s
此时，根据位移公式得：
x A1=v 1t 1…②
x B1=v 2t 1﹣at 12③
△x m =x B1+x o ﹣x A1
代入数据解得：△x m =64m
（2）B 车刹车停止运动所用时间：
2010s t a
v =
= 所发生位移： 222
100m 2B v x a
== 此时： x A2=v 1t 0=80m
则：x A2＜x 0+x B2，
可见此时A 车并未追上B 车，而是在B 车停止后才追上之后A 车运动时间为：
02221
6s B A x x x t v +-==
故所求时间为：
t =t o +t 2=16s
（3）A 车刹车减速至0时刚好追上B 车时，加速度最小
222
1022A
v v x a a +
= 代入数据解得：a A =0.4 m/s 2
答：（1）A 车追上B 车之前，两者相距的最大距离为64m ；
（2）A 车追上B 车所用的时间为16s ；
（3）从安全行驶的角度考虑，为避免两车相撞，在题设条件下，A 车在B 车刹车的同时也应刹车的最小加速度为0.4m/s 2
10．一质量为100g 的质点处于静止状态，现受一个力的作用，其中的大小变化如图所示．在此过程中，求：（1）、质点0.5s 内的位移大小． (2)、描绘出速度大小v —t 的变化图像．
【答案】（1）0.13m （2）如图所示
【解析】
试题分析：（1）0-0.5s 时
F 1=ma 1 0.1=0.1×a 1 a 1=1m/s 2 1分
x 1=×a 1×t 12=0.08m 2分
F 2=m×a 2 0.2=0.1×a 2 a 2=2m/s 2 1分
x 2=v 1×t 2+a 2×t 22 =0.05m 2分
X 总=x 1+x 2=0.08+0.05=0.13m 2分
（2）v 1=a 1×t 1 v 1=1×0.4=0.4m/s 1分
v 2=v 1+a 2×t 2=0.4+2×0.1=0.6m/s 1分。