物理直线运动练习题20篇

物理直线运动练习题20篇
一、高中物理精讲专题测试直线运动
1．如图所示，在沙堆表面放置一长方形木块A ，其上面再放一个质量为m 的爆竹B ，木块的质量为M ．当爆竹爆炸时，因反冲作用使木块陷入沙中深度h ，而木块所受的平均阻力为f 。

若爆竹的火药质量以及空气阻力可忽略不计，重力加速度g 。

求： （1）爆竹爆炸瞬间木块获得的速度； （2）爆竹能上升的最大高度。

【答案】（1()2f Mg h
M
-2）()2
f M
g M
h m g - 【解析】 【详解】
（1）对木块，由动能定理得：21
02
Mgh fh Mv -=-
， 解得：()2f Mg h
v M
-=
（2）爆竹爆炸过程系统动量守恒，由动量守恒定律得：0Mv mv -'=
爆竹做竖直上抛运动，上升的最大高度：2
2v H g
'=
解得：()2f
Mg Mh
H m g
-=
2．撑杆跳高是奥运会是一个重要的比赛项目．撑杆跳高整个过程可以简化为三个阶段：助跑、上升、下落；而运动员可以简化成质点来处理．某著名运动员，在助跑过程中，从静止开始以加速度2 m/s 2做匀加速直线运动，速度达到10 m/s 时撑杆起跳；达到最高点后，下落过程可以认为是自由落体运动，重心下落高度为6.05 m ；然后落在软垫上软垫到速度为零用时0.8 s ．运动员质量m =75 kg ，g 取10 m/s 2．求： （1）运动员起跳前的助跑距离；
（2）自由落体运动下落时间，以及运动员与软垫接触时的速度；
（3）假设运动员从接触软垫到速度为零做匀减速直线运动，求运动员在这个过程中，软垫受到的压力．
【答案】（1）运动员起跳前的助跑距离为25m ；（2）自由落体运动下落时间为1.1S ，以及运动员与软垫接触时的速度为11m/s ；（3）运动员在这个过程中，软垫受到的压力为1.8×103N ． 【解析】
【详解】
（1）根据速度位移公式得，助跑距离：x=
22v a =2
1022
⨯=25m （2）设自由落体时间为t 1，自由落体运动的位移为h ：h=2
12
gt 代入数据得：t =1.1s 刚要接触垫的速度v ′，则：v′2=2gh ， 得v ′=2gh =210 6.05⨯⨯=11m/s
（3）设软垫对人的力为F ，由动量定理得：（mg-F ）t =0-mv ′ 代入数据得：F =1.8×103N
由牛顿第三定律得对软垫的力为1.8×103N
3．如图所示，一根有一定电阻的直导体棒质量为、长为L ，其两端放在位于水平面内间距也为L 的光滑平行导轨上，并与之接触良好；棒左侧两导轨之间连接一可控电阻；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直于导轨所在平面，时刻，给
导体棒一个平行与导轨的初速度，此时可控电阻的阻值为
，在棒运动过程中，通过可控
电阻的变化使棒中的电流强度保持恒定，不计导轨电阻，导体棒一直在磁场中。

（1）求可控电阻R 随时间变化的关系式； （2）若已知棒中电流强度为I ，求
时间内可控电阻上消耗的平均功率P ；
（3）若在棒的整个运动过程中将题中的可控电阻改为阻值为
的定值电阻，则棒将减速
运动位移后停下；而由题干条件，棒将运动位移后停下，求的值。

【答案】（1）
；（2）
；（3）
【解析】试题分析：（1）因棒中的电流强度保持恒定，故棒做匀减速直线运动，设棒的电阻为，电流为I ，其初速度为，加速度大小为，经时间后，棒的速度变为，则有：
而
，
时刻棒中电流为：
，经时间后棒中电流为：
，
由以上各式得：。

（2）因可控电阻R 随时间均匀减小，故所求功率为：
，
由以上各式得：。

（3）将可控电阻改为定值电阻，棒将变减速运动，有：，，而，，由以上各式得，而，由以上各式得，
所求。

考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化
【名师点睛】解决本题的关键知道分析导体棒受力情况，应用闭合电路欧姆定律和牛顿第二定律求解，注意对于线性变化的物理量求平均的思路，本题中先后用到平均电动势、平均电阻和平均加速度。

4．小球从离地面80m处自由下落，重力加速度g=10m/s2。

问：
(1)小球运动的时间。

(2)小球落地时速度的大小v是多少？
【答案】(1)4s；(2)40m/s
【解析】
【分析】
自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，由位移公式求解时间，用速度公式求解落地速度。

【详解】
解：（1）由
得小球运动的时间：
落地速度为：
5．A、B两列火车，在同一轨道上同向行驶，A车在前，其速度v A＝10 m/s，B车在后，速度v B＝30 m/s，因大雾能见度很低，B车在距A车x0＝75 m时才发现前方有A车，这时B 车立即刹车，但B车要经过180 m才能停止，问：B车刹车时A车仍按原速率行驶，两车是否会相撞？若会相撞，将在B车刹车后多长时间相撞？若不会相撞，则两车最近距离是多少？
【答案】会相撞；6 s
【解析】B车刹车至停下来的过程中，由v2－v02＝2ax得
2
2
2.5/
2
B
B
v
a m s
x
==
假设不相撞，依题意画出运动过程示意图，如下图所示．
设经过时间t 两车速度相等，对B 车有：v A ＝v B ＋a B t 解得8A B
B
v
v t s a -=
= . 此时B 车的位移x B ＝v B t ＋12a B t 2＝30×8 m －1
2
×2.5×82 m ＝160 m. A 车的位移x A ＝v A t ＝10×8 m ＝80 m.
因x B >x A ＋x 0，故两车会相撞．
设B 刹车后经过时间t x 两车相撞，则有v A t x ＋x 0＝v B t x ＋1
2
a B t x 2， 代入数据解得，t x ＝6 s 或t x ＝10 s(舍去)．
6．风洞实验室中可产生水平方向的，大小可调节的风力．现将一套有球的细直杆放入风洞实验室．小球孔径略大于细杆直径．如图所示．
（1）当杆水平固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数．
（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向夹角为37°并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s=3.75m 所需时间为多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8） 【答案】（1）0.5（2）1s 【解析】 【分析】 【详解】
（1）小球做匀速直线运动，由平衡条件得：0.5mg=μmg ，则动摩擦因数μ=0.5； （2）以小球为研究对象，在垂直于杆方向上，由平衡条件得：
000.5sin 37cos37N F mg mg +=
在平行于杆方向上，由牛顿第二定律得：00
0.5cos37sin 37N mg mg F ma μ+-=
代入数据解得：a=7.5m/s 2
小球做初速度为零的匀加速直线运动，由位于公式得：s=
12
at 2
运动时间为
22 3.75
1
7.5
s
t s s
a
⨯
===；
【点睛】
此题是牛顿第二定律的应用问题，对小球进行受力分析是正确解题的前提与关键，应用平衡条件用正交分解法列出方程、结合运动学公式即可正确解题．
7．一质量为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
F1=ma1 0.1=0.1×a1 a1=1m/s2 1分
x1=×a1×t12=0.08m2分
F2=m×a2 0.2=0.1×a2 a2=2m/s2 1分
x2=v1×t2+a2×t22 =0.05m2分
X总=x1+x2=0.08+0.05=0.13m 2分
（2）v1=a1×t1 v1=1×0.4=0.4m/s1分
v2=v1+a2×t2=0.4+2×0.1=0.6m/s1分
8．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
2
22
v
S
a
=
又
S= S1＋S2
解得
t=0.7s
故反应时间不得超过0.7s
9．汽车智能减速系统是在汽车高速行驶时，能够侦测到前方静止的障碍物并自动减速的安全系统．如图所示，装有智能减速系统的汽车车头安装有超声波发射和接收装置，在某次测试中，汽车正对一静止的障碍物匀速行驶，当汽车车头与障碍物之间的距离为360m 时，汽车智能减速系统开始使汽车做匀减速运动，同时汽车向障碍物发射一个超声波脉冲信号．当汽车接收到反射回来的超声波脉冲信号时，汽车速度大小恰好为10/
m
s，此时汽车车头与障碍物之间的距离为320m．超声波的传播速度为340/
m s．求：
(1)汽车从发射到接收到反射回来的超声波脉冲信号之间的时间间隔；
(2)汽车做匀减速运动的加速度大小；
(3)超声波脉冲信号到达障碍物时，汽车的速度大小．
【答案】(1) 2s (2)2
10m/s
a= (3)=19.4m/s
v
车
【解析】
【分析】
【详解】
(1)车在A点向障碍物发射一个超声波脉冲信号，在B点接收到反射回来的超声波脉冲信号，此过程经历的时间：
12=2
x x
t s
v
声
+
=；
(2) 汽车从A运动到B的过程中，满足：
B A v v at =-
2121
2
A x x v t at -=-
解得：
30m/s A v = 210m/s a =；
(3) 超声波脉冲信号从发射到到达障碍物经历的时间：
11817
x t s v 声='=
超声波脉冲信号到达障碍物时，汽车的速度大小：
=19.4m/s A v v at ='-车．
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．。