高中物理专题汇编直线运动(一)含解析

高中物理专题汇编直线运动(一)含解析

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，若运动员落地速度为5m/s ，取2

10/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2211

10512522

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：22

122()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 --=

==

2．如图所示，某次滑雪训练，运动员站在水平雪道上第一次利用滑雪杖对雪面的作用获得水平推力84N F =而从静止向前滑行，其作用时间为1 1.0s t =，撤除水平推力F 后经过2 2.0s t =，他第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力，作用距离与第一次相

同．已知该运动员连同装备的总质量为60kg m =，在整个运动过程中受到的滑动摩擦力大小恒为f 12N F =，求：

（1）第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小及这段时间内的位移大小． （2）该运动员（可视为质点）第二次撤除水平推力后滑行的最大距离．

【答案】（1）1.2m/s 0.6m ； （2）5.2m 【解析】 【分析】 【详解】

（1）根据牛顿第二定律得

1f F F ma -=

运动员利用滑雪杖获得的加速度为

21 1.2m /s a =

第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小

111 1.2 1.0m /s 1.2m /s v a t ==⨯=

位移

2

11110.6m 2

x a t =

= （2）运动员停止使用滑雪杖后，加速度大小为

220.2m /s f F a m

=

=

第二次利用滑雪杖获得的速度大小2v ，则

2221112v v a x -=

第二次撤除水平推力后滑行的最大距离

2

2

22

2v x a =

解得

2 5.2m x =

3．如图甲所示，长为4m 的水平轨道AB 与半径为R=0．6m 的竖直半圆弧轨道BC 在B 处相连接，有一质量为1kg 的滑块（大小不计），从A 处由静止开始受水平向右的力F 作用，F 的大小随位移变化关系如图乙所示，滑块与AB 间动摩擦因数为0．25，与BC 间的动摩擦因数未知，取g =l0m/s 2．求：

（1）滑块到达B 处时的速度大小；

（2）滑块在水平轨道AB 上运动前2m 过程中所需的时间；

（3）若滑块到达B 点时撤去力F ，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能达到最高点C ，则滑块在半圆轨道上克服摩擦力所做的功是多少． 【答案】（1）210/m s （28

35

s （3）5J 【解析】

试题分析： （1）对滑块从A 到B 的过程，由动能定理得

F 1x 1－F 3x 3－μmgx ＝

1

2

mv B 2得v B ＝10m/s ． （2）在前2 m 内，由牛顿第二定律得

F1－μmg＝ma 且x1＝1

2

at12

解得t1＝8

35

s．

（3）当滑块恰好能到达最高点C时，有mg＝m

2 C v R

对滑块从B到C的过程，由动能定理得

W－mg×2R＝1

2

mv C2－

1

2

mv B2

代入数值得W＝－5 J

即克服摩擦力做的功为5 J．

考点：动能定理；牛顿第二定律

4．如图所示，在光滑的水平地面上，相距L＝10 m的A、B两个小球均以v0＝10 m/s向右运动，随后两球相继滑上倾角为30°的足够长的光滑斜坡，地面与斜坡平滑连接，取g＝10 m/s2．求：A球滑上斜坡后经过多长时间两球相遇．

【答案】2.5s

【解析】

试题分析：设A球滑上斜坡后经过t1时间B球再滑上斜坡，则有：

1s

A球滑上斜坡后加速度m/s2

设此时A球向上运动的位移为，则m

此时A球速度m/s

B球滑上斜坡时，加速度与A相同，以A为参考系，B相对于A以m/s

做匀速运动，设再经过时间它们相遇，有：s

则相遇时间s

考点：本题考查了运动学公式的应用

5．（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）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）（3）

【解析】

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

探测器返回地面过程有得

（3）上升阶段加速度：a=8m/s2

由得，

考点：v-t图线；牛顿第二定律.

6．我国ETC联网正式启动运行，ETC是电子不停车收费系统的简称．汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示．假设汽车以v0=15m/s朝收费站正常沿直线行驶，如果过ETC通道，需要在收费线中心线前10m处正好匀减速至v=5m/s，匀速通过中心线后，再匀加速至v0正常行驶；如果过人工收费通道，需要恰好在中心线处匀减速至零，经过20s缴费成功后，再启动汽车匀加速至v0正常行驶．设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为1m/s2，求：

（1）汽车过ETC通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小；