高考物理机械运动及其描述真题汇编(含答案)含解析
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．某十字路口的监控录像显示，一辆汽车在马路上行驶，t ＝0时，汽车在十字路口中心的左侧20m 处；过了2s ，汽车正好到达十字路口的中心；再过3s ，汽车行驶到了十字路口中心右侧30m 处．如果把这条马路抽象为一条坐标轴x ，十字路口中心定为坐标轴的原点，向右为x 轴的正方向．
（1）试将汽车在三个观测时刻的位置坐标填入表中. 观测 时刻 t ＝0时
过2s
再过3s
位置 坐标
x 1＝ x 2＝ x 3＝
（2）说出前2s 内、后3s 内汽车的位移分别为多少？这5s 内的位移又是多少？ 【答案】（1）－20m ；0；30m （2）20m ；30m ；50m 【解析】 【详解】
（1）把马路抽象为坐标轴，因为向右为x 轴的正方向．所以，在坐标轴上原点左侧的点的坐标为负值，原点右侧的点的坐标为正值，即12320m 030m x x x =-==，，； （2）前2s 内的位移()121020m 20m x x x ?=-=--=； 后3s 内的位移23230m 030m x x x ?=-=-=； 这5s 内的位移()3130m 20m 50m x x x ?=-=--=；
上述位移Δx 1、Δx 2和Δx 都是矢量，大小分别为20m 、30m 和50m ，方向都向右，即与x 轴正方向相同．
2．如图所示，在运动场的一条直线跑道上，每隔5 m 远放置一个空瓶，运动员在进行折返跑训练时，从中间某一瓶子处出发，跑向出发点右侧最近的空瓶，将其扳倒后返回并扳倒出发点处的瓶子，之后再反向跑回并扳倒前面最近处的瓶子，这样，每扳倒一个瓶子后跑动方向就反方向改变一次，当他扳倒第6个空瓶时，他跑过的路程是多大？位移是多大？在这段时间内，人一共几次经过出发点?
【答案】80 m ；10 m ；4次 【解析】 【分析】 【详解】
如图所示,设运动员从位置O 出发跑向位置a,扳倒空瓶后返回位置O,扳倒空瓶后又跑向位置c,扳倒空瓶后再跑向位置b,依次进行下去,当他扳倒第6个空瓶时应在位置d 处,因此可求出运动员跑过的总路程和位移.
由以上分析得 路程s 0=2s 1+s 2+s 3+s 4+s 5 ="(2×5+10+15+20+25)" m=80 m 位移大小s=Od =10 m
往返过程中共经过出发点O 处4次(不包括从出发点开始时).
3．一支队伍沿平直的公路匀速前进，其速度的大小为v 1，队伍全长为L ．一个通讯兵从队尾以速度v 2(v 2>v 1)赶到队前然后立即原速返回队尾，求这个过程中通信兵通过的路程和位移．
【答案】(1)2222
212v L
v v - (2) 122221
2v v L v v - 【解析】 【详解】
本题如果以地面为参考系分析较为复杂，可以以行进的队伍为参考系．在通讯兵从队尾向队前前进的过程中，通讯兵相对于队伍的速度为v 2-v 1；在从队前返回队尾的过程中，通讯兵相对于队伍的速度为v 2+v 1．通讯兵两次相对于队伍的位移均为L ，设运动的时间分别为t 1、t 2，则有：121L t v v =
-，212
L t v v =+ 通讯兵通过的路程为两段路程的和，即有：s′=v 2t 1+v 2t 2
将上面的关系式代入得：222
22
2112212v L L L
s v v v v v v v '=+=-+-（）； 整个过程中，通讯兵通过的位移大小等于队伍前进的距离，即有：
121
22211221
2v v L L L
s v v v v v v v =+=-+-（） ；
【点睛】
本题考查位移和路程的计算，关键是计算向前的距离和向后的距离，难点是知道向前的时候人和队伍前进方向相同，向后的时候人和队伍前进方向相反．
4．如图所示为一种运动传感器工作原理示意图．这个系统工作时固定的测速仪向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动物体反射后又被测速仪接收根据发射与接收超声波脉冲的时间差可以得到测速仪与运动物体的距离.某次试验时，1t =0时刻，测速仪发出一个超声波脉冲，脉冲波到达做匀加速直线运动的实验小车上，经过Δ1t =0.10s 测速仪收到反射波；2t =1s 时发出第二个脉冲，此后经过Δ2t =0.08s 收到反射波；3t =2s 时发射第三个脉冲，又经过Δ3t =0. 04s 收到反射波已知超声波在空气中传播的速度是v=340m/s ，求：
(1)实验小车在接收到第一个和第二个脉冲波之间的时间内运动的距离和平均速度大小； (2)实验小车的加速度大小． 【答案】(1)3.43/m s (2) 3.56m/s 2 【解析】
(1)由题意得，实验小车在1
12
t t ?+时刻接收到第一个脉冲，设此时实验小车距测速仪x 1，有
1
12
t x v
?= ① 实验小车在2
22
t t ?+
时刻接收到第二个脉冲，设此时实验小车距测速仪x 2，有 2
22
t x v
?= ② 设实验小车在接收到第一个和第二个脉冲波之间的时间内运动的距离为Δx 1，则有 Δx 1=x 1－x 2 ③
由①②③式可得实验小车在接收到第一个和第二个脉冲波之间的时间内运动的距离 Δx 1=3.4m ④
设实验小车在接收到第一个和第二个脉冲波之间的时间间隔为Δt ，有
2121()()22
t t
t t t ???=+
-+ ⑤ 设这段时间内的平均速度为1v ，则有1
1=
x v t
?? ⑥ 由④⑤⑥式可得这段时间内的平均速度为1=3.43/v m s ⑦
(2)依第(1)问同理可得实验小车在接收到第三个脉冲波时实验小车距测速仪为
3
32
t x v
?= ⑧ 实验小车在接收到第二个和第三个脉冲波之间的时间内运动的距离为 Δ
x 2=x 2－x 3 ⑨
这段时间内的平均速度 2
1=
x v t ??'
⑩ 由匀变速直线运动的规律可知，做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度． 所以1v 为
1212'1()()222
t t t t t ??+
++=
时刻的瞬时速度 (11)
2v 为
32
23'2()()222
t t t t t ??+
++=
时刻的瞬时速度 (12) 由?=
?v
a t 可得：21''21
=v v v a t t t -?=?- (13) 由①~(13)式可得a =3.56m/s 2
5．在上海的高架道路上，一般限速80km/h 。为了监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下相隔L 埋设两个传感器线圈A 和B ，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车（在本题中可看作质点）匀速经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为t ?；经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将指令架设在路面上方的照相机C 对汽车拍照，留下违章证据。
（1）根据以上信息，回答下列问题：微型计算机计算汽车速度的表达式v =________； （2）若7m L =，0.3s t ?=，则照相机将________工作。（选填“会”或“不会”） 【答案】L
t
? ）会 【解析】 【详解】
[1]微型计算机计算汽车速度时是用短时间内的平均速度代替瞬时速度，所以汽车速度的表达式：
L v t
=
?
[2]根据L
v t
=
?得： 770km/h km/h 126km/h 80km/h 0.33
L v t =
===?＞， 故超速，故照相机会工作．
6．如图所示，一人在半径为R 的圆形跑道上沿顺时针方向以速率v 运动，A 、B 、C 和D 分别为跑道的四个端点。求:
（1）人从A 点出发第一次经过B 点时的位移和路程； （2）人从A 点出发第一次经过D 点的位移和路程； （3）人的位移为2R 所需的时间。 【答案】（1）位移大小为R ，向东北方向．路程为R （2）位移大小为
R ，向东南方
向，路程为R .（3）(2n+1)πR /v
【解析】 【详解】
(1)人从A 点出发第一次经过B 点时的位移大小为R ，向东北方向．路程为R . (2)人从A 点出发第一次经过D 点时的位移大小为
R ，向东南方向，路程为
R .
(3)人的位移为2R 时，人通过的路程为πR 、3πR 、5πR…， 根据公式v ＝得t ＝(2n+1)πR /v .
7．为测滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm 的遮光板，滑块匀加速先后通过两个光电门，遮光时间分别为10.30t s ?=，20.10t s ?=，滑块经两光电门的时间间隔为
2.0t s ?=．求：
（1）滑块的加速度多大？ （2）两光电门间距离为多少？ 【答案】(1) 20.1/m s (2) 0.4m 【解析】
【分析】 【详解】
（1）根据题意，遮光板通过单个光电门的短暂时间里视滑块为匀速运动，则 遮光板通过第一个光电门的速度：v 1=d/△t 1 遮光板通过第二个光电门的速度：v 2=d/△t 2 故滑块的加速度a =△v/△t =0.1m /s 2 （2）滑块在两光电门间的平均速度：120.100.30
0.20/22
v v v m s ++=
== 两光电门间距离：0.2020.40x vt m ==?=．
8．一辆汽车以72 km/h 的速度在平直公路上行驶，司机突然发现前方公路上有一只小鹿，于是立即刹车，汽车在4 s 内停了下来，使小动物免受伤害．假设汽车刹车过程中做匀减速直线运动，试求汽车刹车过程中的加速度． 【答案】5 m/s 2，方向与运动方向相反 【解析】 【详解】
刹车过程中，汽车的初速度v 0 = 72 km/h =20 m/s ，末速度v = 0，运动时间t = 4 s ．根据加速度的定义式，得刹车过程中的加速度
220020 m/s 5m/s 4
v v a t =
==--- 汽车刹车加速度大小为5m/s 2，方向与初速度方向相反
9．计算下列物体的加速度：
(1)在高速公路上汽车做匀加速运动,经2min 速度从36 km/h.提高到144 km/h..
(2)沿光滑水平地面以12m/s 运动的小球,撞墙后以8m/s 速度大小反弹回来,与墙壁接触时间为0.2s. 【答案】0.25 m ; 100 m
, 方向与原运动方向相反
【解析】 【详解】
（1）36km/h=10m/s ，144km/h=40m/s ，根据加速度的定义式
（2）根据加速度的定义式 ，负号表示方向与原速
度方向相反． 【点睛】
解决本题的关键知道速度方向可能与初速度方向相同，可能与初速度方向相反，以及掌握加速度的定义式．
10．物体从A 运动到B ，前半程的平均速度为v 1，后半程的平均速度为v 2，那么全程的平均速度是多大？
【答案】12
12
2v
v v v +
【解析】 【分析】
根据平均速度的定义x
v t
?= 求解即可。 【详解】
设全程的位移为2s ；则前半程的时间t 1=1s v ，后半程的时间v 2=2
s
v ；
则平均速度121212
22v v x
v t t v v =
=++
11．2018年10月11日俄美两国宇航员搭乘“联盟”MS ﹣10飞船前往国际空间站，在火箭发射升空位于万米高空时，突然出现严重故障。火箭出现故障后，系统逃生机制自动启动。在紧急逃生机制启动后，宇航员所在的载员舱立刻和火箭上面级脱离，坠入大气层。逃逸系统激活后，飞船在大约50千米高度与火箭分离，最后在地表成功着陆，这是人类历史上首次成功的整流罩逃逸。某校STEM 空间技术研究小组对信息收集整理后，对整流罩逃逸下落的最后阶段简化如下：返回舱沿竖直方向下落，某时刻打开主伞，产生3.6?104N 的阻力，使返回舱经过36s 速度由80m/s 匀减速至8m/s ，此后匀速下落，当返回舱下落到离地高度1m 时，反冲发动机点火，产生向上的1.2?105N 的恒定推力（此时主伞失效，空气阻力不计），最终返回舱以低速成功着落，g 取10m/s 2。
（1）求打开主伞匀减速阶段的加速度大小； （2）求返回舱的质量； （3）求返回舱最终的着陆速度。 【答案】（1）2m/s 2（2）3000kg （3）2m/s 【解析】 【详解】
（1）打开主伞匀减速阶段，v 0=80m/s ，v 1=8m/s ，t =36s ，根据速度时间公式，有：v 1=v 0-a 1t ，打开主伞匀减速阶段的加速度大小：a 1=
01v v t -=808
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-m/s 2=2m/s 2。 （2）打开主伞匀减速阶段，根据牛顿第二定律，有：F f -mg =ma 1，解得返回舱的质量为：
m =3000kg 。
（3）返回舱在着陆过程中，根据牛顿第二定律，有：F -mg =ma 2，得：a 2=30m/s 2，速度从8m/s 减小着地过程中，根据速度位移公式，有：v 22-v 12=-2a 2h ，得返回舱最终的着陆速度：v 2=2m/s 。
12．一列长50m 的队伍，以1.8m/s 的速度经过一座全长100m 的桥，当队伍的第一个人踏上桥到队尾最后一人离开桥时，总共需要的时间是多少？ 【答案】83.3s 【解析】
试题分析：从队伍的第一个人踏上桥到队伍最后一个人离开桥，队伍一共行走的路程为
50100150x x x m m m =+=+=队桥
根据速度公式：s v t
=
， 当队伍全部穿过大桥所需要的时间为100x
t s v
==． 答：总共需要的时间是100s ． 考点：匀速直线运动
【名师点睛】本题考查时间的计算，关键是速度公式及其变形的灵活运用，难点在于路程的确定．当队伍全部通过大桥时，队伍经过的距离为队伍的长度与大桥长度之和，行进速度已知，根据速度公式的导出公式求所需的时间．