高考物理直线运动解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

高考物理直线运动解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

一、高中物理精讲专题测试直线运动

1．倾角为θ的斜面与足够长的光滑水平面在D 处平滑连接，斜面上AB 的长度为3L ，BC 、CD 的长度均为3.5L ，BC 部分粗糙，其余部分光滑。如图，4个“— ”形小滑块工件紧挨在一起排在斜面上，从下往上依次标为1、2、3、4，滑块上长为L 的轻杆与斜面平行并与上一个滑块接触但不粘连，滑块1恰好在A 处。现将4个滑块一起由静止释放，设滑块经过D 处时无机械能损失，轻杆不会与斜面相碰。已知每个滑块的质量为m 并可视为质点，滑块与粗糙面间的动摩擦因数为tan θ，重力加速度为g 。求

（1）滑块1刚进入BC 时，滑块1上的轻杆所受到的压力大小；

（2）4个滑块全部滑上水平面后，相邻滑块之间的距离。

【答案】（1）3sin 4F mg θ=

（2）43d L = 【解析】

【详解】

（1）以4个滑块为研究对象，设第一个滑块刚进BC 段时，4个滑块的加速度为a ，由牛顿第二定律：4sin cos 4mg mg ma θμθ-⋅=

以滑块1为研究对象，设刚进入BC 段时，轻杆受到的压力为F ，由牛顿第二定律：sin cos F mg mg ma θμθ+-⋅=

已知tan μθ= 联立可得：3sin 4

F mg θ= （2）设4个滑块完全进入粗糙段时，也即第4个滑块刚进入BC 时，滑块的共同速度为v 这个过程， 4个滑块向下移动了6L 的距离，1、2、3滑块在粗糙段向下移动的距离分别为3L 、2L 、L ，由动能定理，有：

214sin 6cos 32)4v 2

mg L mg L L L m θμθ⋅-⋅⋅++=

⋅（ 可得：v 3sin gL θ= 由于动摩擦因数为tan μθ=，则4个滑块都进入BC 段后，所受合外力为0，各滑块均以速度v 做匀速运动；

第1个滑块离开BC 后做匀加速下滑，设到达D 处时速度为v 1，由动能定理：

()22111sin 3.5v v 22mg L m m θ⋅=- 可得：1v 4sin gL θ=

当第1个滑块到达BC 边缘刚要离开粗糙段时，第2个滑块正以v 的速度匀速向下运动，且运动L 距离后离开粗糙段，依次类推，直到第4个滑块离开粗糙段。由此可知，相邻两个滑块到达BC 段边缘的时间差为v L t ∆=，因此到达水平面的时间差也为v L t ∆= 所以滑块在水平面上的间距为1v d t =∆

联立解得43

d L =

2．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210/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221110512522

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：22122()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 --===

3．如图甲所示为2022年北京冬奥会跳台滑雪场馆“雪如意”的效果图．如图乙所示为由助滑区、空中飞行区、着陆缓冲区等组成的依山势而建的赛道示意图．运动员保持蹲踞姿势从A 点由静止出发沿直线向下加速运动，经过距离A 点s =20m 处的P 点时，运动员的速度为v 1=50.4km/h ．运动员滑到B 点时快速后蹬，以v 2=90km/h 的速度飞出，经过一段时间的空中飞行，以v 3=126km/h 的速度在C 点着地.已知BC 两点间的高度差h =80m ，运动员的质量m =60kg ，重力加速度g 取9.8m/s 2，计算结果均保留两位有效数字.求

(1)A 到P 过程中运动员的平均加速度大小；

(2)以B 点为零势能参考点，求到C 点时运动员的机械能；

(3)从B 点起跳后到C 点落地前的飞行过程中，运动员克服阻力做的功

【答案】(1) 4.9m/s a = (2)41.010J E =-⨯ (3)42.910J W =⨯

【解析】

【详解】

(1)150.4km/h 14m/s v ==

由212v as = 解得：21 4.9m/s 2v a s

== (2)290km/h 25m/s v ==,3126km/h 35m/s v == 由能量关系：2312

E mgh mv =-+ 410290J 1.010J E =-=-⨯

（按g 取10m/s 2算，411250J 1.110J E =-=-⨯）

(3)由动能定理：22321122

mgh W mv mv -=- 解得：429040J 2.910J W ==⨯

（按g 取10m/s 2算，430000J 3.010J W ==⨯

4．一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？若能完成，要求他在后的路程里开车的速度应达多少？

【答案】80km/h

【解析】

本题考查匀变速直线运动的推论，利用平均速度等于位移除以时间，设总路程为s ，后路程上的平均速度为v ，总路程为s

前里时用时

后里时用时

所以全程的平均速度