高中物理试卷分类汇编物理直线运动(及答案)

高中物理试卷分类汇编物理直线运动(及答案)

一、高中物理精讲专题测试直线运动

1．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2

12v as =

解得：2

1 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 ==?

2．伽利略在研究自出落体运动时，猜想自由落体的速度是均匀变化的，他考虑了速度的两

种变化：一种是速度随时间均匀变化，另一种是速度随位移均匀变化。现在我们已经知道.自由落体运动是速度随时间均匀变化的运动。有一种“傻瓜”照相机的曝光时间极短，且固定不变。为估测“傻瓜”照相机的曝光时间，实验者从某砖墙前的高处使一个石子自由落下，拍摄石子在空中的照片如图所示。由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知石子在A 点正上方1.8m 的高度自由下落.每块砖的平均厚度为6.0cm.(不计空气阻力，g 取10m/s 2)

a.计算石子到达A 点的速度大小A v ；

b.估算这架照相机的曝光时间(结果保留一位有效数字〕。

【答案】6m/s ，0.02s ； 【解析】 【详解】

a 、由自由落体可知，设从O 点静止下落：h OA =1.8m

2

12OA h gt =

，20.6OA h t s g

== 6/A v gt m s ==

b 、由图中可知h AB 距离近似为两块砖厚度 方法一：h AB =12cm=0.12m h OB =h OA +h AB =1.92cm

212OA B h gt =

t B =0.62s 曝光时间△t=t B -t A =0.02s

方法二、由于曝光时间极短，可看成匀速直线运动

△t=0.12

0.026

AB A h s s v ==

3．质点从静止开始做匀加速直线运动，经4s 后速度达到，然后匀速运动了10s ，

接着经5s 匀减速运动后静止求： （1）质点在加速运动阶段的加速度； （2）质点在第16s 末的速度；

（3）质点整个运动过程的位移．

【答案】（1）5m/s2 （2）12m/s（3）290m

【解析】

【分析】

根据加速度的定义式得加速和减速运动阶段的加速度，根据匀变速运动的速度和位移公式求解。

【详解】

（1）设加速阶段的加速度为a1，则：v1=a1t1

解得质点在加速运动阶段的加速度：a1==m/s2=5m/s2

（2）设减速运动阶段的加速度为a2，

由于v2=v1+a2t2，所以，a2==m/s2=-4m/s2

当t=16s时，质点已减速运动了：t3=16s-14s=2s

质点在第16s末的速度为：；v3=v1+a2t3=(20-24)m/s=12m/s

（3）匀加速直线运动的位移：x1=t1=4m=40m

匀速直线运动位移:x2=vt2=2010m=200m

匀减速直线运动的位移x3=t3′=5m=50m

则质点整个运动过程的总位移:x=x1+x2++x3=(40+200+50)m=290m

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/s 2。（3）16N ，0.2。 【解析】 【详解】

（1）8s 末物体离a 点的距离等于梯形的面积大小，为：S=48

82

m +?=48m （2）撤去F 后物体的加速度为：a=

0884

v t ?-=?-=﹣2m/s 2。 （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 物体与水平面间的动摩擦因数为：μ=1680

f m

g ==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/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 （2/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：

201

2

x 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

22

0 2t v v ax -＝

2210 22

x v v a -＝

联立解得：

113m/s v ＝

6．一辆汽车以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：

201

2

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： 11105

521

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。

7．据《每日邮报》2015年4月27日报道，英国威尔士一只100岁的宠物龟“T 夫人”(Mrs T)在冬眠的时候被老鼠咬掉了两只前腿。“T 夫人”的主人为它装上了一对从飞机模型上拆下来的轮胎。现在它不仅又能走路，甚至还能“跑步”了，现在的速度比原来快一倍。如图所示，设“T 夫人”质量m=1.0kg 在粗糙水平台阶上静止，它与水平台阶表面的阻力简化为与体重的k 倍，k=0.25，且与台阶边缘O 点的距离s=5m 。在台阶右侧固定了一个1/4圆弧挡板，圆弧半径R=

m ，今以O 点为原点建立平面直角坐标系。“T 夫人”通过后腿蹬地可

提供F=5N的水平恒力，已知重力加速度。

（1）“T夫人”为了恰好能停在O点，蹬地总距离为多少？

（2）“T夫人”为了恰好能停在O点，求运动最短时间；

（3）若“T夫人”在水平台阶上运动时，持续蹬地，过O点时停止蹬地，求“T夫人” 击中挡板上的位置的坐标。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

试题分析：（1）在水平表面运动过程中：

(2)在加速运动中：

由可求得，

而加速运动中最大速度：

在减速运动中：

则T夫人在台阶表面运动的总时间：

（3）若在台阶表面一直施力：

离开台阶后有：

且有：解得：

8．两辆玩具小车在同一水平轨道上运动，在t=0时刻，甲车在乙车前面S0=4m的地方以速度v0=2m/s匀速行驶，此时乙车立即从静止开始做加速度a=1m/s2匀加速直线运动去追甲车，但乙车达到速度v m=3m/s后开始匀速运动．求：

（1）从开始经过多长时间乙车落后甲车最远，这个距离是多少？

（2）从开始经过多长时间乙车追上甲车，此时乙车通过位移的大小是多少？

【答案】（1）6m （2）21m

【解析】 【分析】

（1）匀加速追匀速，二者同速时间距最大；

（2）先判断乙车达到最大速度时两车的间距，再判断匀速追及阶段的时间即可．匀加速追及匀速运动物体时，二者同速时有最小间距． 【详解】

（1）当两车速度相等时相距最远，即v 0=at 0，故t 0=2s ； 此时两车距离x =S 0+v 0t 0-12

at 02 解得x =6m ；

（2）先研究乙车从开始到速度达到v m 时与甲车的距离． 对乙车：v m =at 1，2ax 乙=v m 2 ， 对甲车：x 甲=v 0t 1

解得x 甲=6m ，x 乙=4.5m t 1=3s

x 甲+S 0＞x 乙，故乙车达到最大速度时未追上乙车，此时间距为△s =x 甲+S 0-x 乙=5.5m ， 乙车还需要时间20 5.5

5.532

m s t s s v v ?=

==--， 故甲追上乙的时间t =t 1+t 2=3+5.5s =8.5s ， 此时乙车的位移为X 总=x 乙+v m t 2=4.5+3×5.5m =21m ；

9．我国ETC （不停车电子收费系统）已实现全国联网，大大缩短了车辆通过收费站的时间，假设一辆家庭轿车以20m/s 的速度匀速行驶，接近人工收费站时，轿车开始减速，至收费站窗口恰好停止，再用10s 时间完成交费，然后再加速至20m/s 继续行驶．若进入ETC 通道．轿车从某位置开始减速至10m/s 后，再以此速度匀速行驶20m 即可完成交费，然后再加速至20m/s 继续行驶．两种情况下，轿车加速和减速时的加速度大小均为2.5m/s 2．求：

（l ）轿车从开始减速至通过人工收费通道再加速至20m/s 的过程中通过的路程和所用的时间；

（2）两种情况相比较，轿车通过ETC 交费通道所节省的时间． 【答案】（1）160m ，26s ；（2）15s ； 【解析】

（1）轿车匀减速至停止过程2

0110280v ax x m -=-?=，01108v at t s -=-?=；

车匀加速和匀减速通过的路程相等，故通过人工收费通道路程12160x x m ==； 所用时间为121026t t s =+=；

（2）通过ETC 通道时，速度由20m/s 减至10m/s 所需时间t 2，通过的路程x 2

102v v at -=-

解得：24t s =

22

1022v v ax -=-

解得：26x m =

车以10m/s 匀速行驶20m 所用时间t 3=2s ，加速到20m/s 所用的时间为t 4=t 2=4s ，路程也为x 4=60m ；

车以20m/s 匀速行驶的路程x 5和所需时间t 5：5242020x x x x m =---=；5

50

1x t s v == 故通过ETC 的节省的时间为：234515t t t t t t s ?=----=；

点睛：解决本题的关键理清汽车在两种通道下的运动规律，搞清两种情况下的时间关系及位移关系，结合匀变速直线运动的位移公式和时间公式进行求解．

10．近几年，国家取消了7座及以下小车在法定长假期间的高速公路收费，给自驾出行带来了很大的实惠，但车辆的增多也给道路的畅通增加了压力，因此交管部门规定，上述车辆通过收费站口时，在专用车道上可以不停车拿(交)卡而直接减速通过．若某车减速前的速度为v 0＝20m/s ，靠近站口时以大小为a 1＝5 m/s 2的加速度匀减速，通过收费站口时的速度为v t ＝8 m/s ，然后立即以a 2＝4 m/s 2的匀加速至原来的速度(假设收费站的前、后都是平直大道)．试问：

(1)该车驾驶员应在距收费站口多远处开始减速？

(2)该车从减速开始到最终恢复到原来速度的过程中，运动的时间是多少？ (3)在(1)(2)问题中，该车因减速和加速过站而耽误的时间为多少？ 【答案】（1）33.6m （2）5.4s （3）1.62s 【解析】 【详解】

（1）设该车初速度方向为正方向,该车进入站口前做匀减速直线运动，设距离收费站x 1处开始制动，则有：v t 2－v 02＝- 2a 1x 1 ① 解得：x 1＝33.6 m. ②

该车通过收费站经历匀减速和匀加速两个阶段，前后两段位移分别为x 1和x 2，时间为t 1和t 2，则

减速阶段：v t ＝v 0 - a 1t 1 ③ 解得：t 1＝2.4 s ④ 加速阶段：t 2＝

＝3 s ⑤

则加速和减速的总时间为：t ＝t 1＋t 2＝5.4 s. ⑥ （3）在加速阶段：x 2＝

t 2＝42 m ⑦

则总位移：x ＝x 1＋x 2＝75.6 m ⑧ 若不减速所需要时间：t ′＝＝3.78 s ⑨

车因减速和加速过站而耽误的时间：Δt ＝t －t ′＝1.62 s. ⑩

【点睛】

此题运动的过程复杂，轿车经历减速、加速，加速度、位移、时间等都不一样．分析这样的问题时，要能在草稿子上画一画运动的过程图，找出空间关系，有助于解题．