高中物理机械运动及其描述题20套(带答案)及解析

高中物理机械运动及其描述题20套(带答案)及解析

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 x1＝ x2＝ x3＝

（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12320m030mxxx，，；

（2）前2s内的位移121020m20mxxx；

后3s内的位移23230m030mxxx；

这5s内的位移3130m20m50mxxx；

上述位移Δx1、Δx2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．如图所示是一辆汽车做直线运动的x﹣t图象．

（1）求OA和CD段汽车运动的速度．

（2）求前3小时的平均速率和4小时内的平均速度．

【答案】（1）15km/h；-30km/h（2）10km/h；0

【解析】

【分析】

【详解】

（1）x-t图像的斜率表示运动的速度，故OA段的速度为15/15/1OAvkmhkmh

CD段的速度为030/130/CDvkmhkmh

（2）由图可知，前三小时内的位移为30km，所以平均速率130

10/3xvkmht

4小时内的位移为0，所以4小时内的平均速度为0

3．如图所示，汽车先向东行驶5km，又向西行驶8km，若以汽车开始运动时为坐标原点，向东为正方向，建立坐标系，试求：

（1）汽车在最东边和最西边的位置坐标；

（2）汽车运动过程中整个过程的位移和路程．

【答案】（1）5km -3km（2）位移为-3km，路程为13km

【解析】

【分析】

坐标系建立以后也就知道了正方向，在正方向上的点位置为正值，在负方向上的点的位置为负值，位置的变化有方向，位移等于末位置坐标减去初位置坐标；

【详解】

（1）根据图象可知，汽车在最东边的坐标为

在最西边的坐标为：；

（2）整个过程的位移为：，整个过程的路程为：。

【点睛】

本题考查了坐标系的知识，坐标系包含了方向和位置，在正方向的位置为正，在负方向的位置为负。

4．如图所示，一质点自A点出发，沿半径为20rcm的圆周逆时针运动2s，运动34圆周到达B点，求这段运动过程中：

1质点的路程和位移；

2质点的平均速度的大小．

【答案】（1）0.94m 0.28，位移方向从A点指向B点 （2）0.14m/s

【解析】

【分析】

(1) 位移为从初位置指向末位置的有向线段，为矢量，路程为物体走过的轨迹长度，为标量，据此可正确解答；

(2) 根据平均速率的定义即可正确解答本题．

【详解】

(1) 质点的路程为质点绕34圆周的轨迹长度，为32300.944xrcmm；

质点的位移是由A点指向B点的有向线段，位移大小为线段AB的长度，由图中几何关系可知

222020.28srrcmm

位移方向从A点指向B点；

(2) 平均速度：21020.14xrcmmvsstt．

【点睛】

对于位移、路程、平均速度、平均速率等基础概念，要深刻理解其定义，注意从标量和矢量的角度进行区分．

5．有些国家的交通管理部门为了交通安全，特别制定了死亡加速度为250010/ggms，以警醒世人，意思是如果行车加速度超过此值，将有生命危险，那么大的加速度，一般情况下车辆是达不到的，但如果发生交通事故时，将会达到这一数值.试问：

1一辆以72/kmh的速度行驶的汽车在一次事故中撞向停在路上的大货车上，设大货车没有被撞动，汽车与大货车的碰撞时间为32.010s，汽车驾驶员是否有生命危险？ 2若汽车内装有安全气囊，缓冲时间为2110s，汽车驾驶员是否有生命危险？

【答案】（1）有生命危险 （2）无生命危险

【解析】

试题分析：选汽车运动的方向为正方向

(1)汽车的加速度：24203020m/s10m/s2.010vat＝＝－

因加速度大小为4210m/s500g，

所以驾驶员有生命危险

(2)在装有气囊的情况下

汽车的加速度2202020m/s2000?m/s'110vat＝＝－

因加速度大小为22000m/s500g

所以驾驶员无生命危险

考点：匀变速直线运动速度与时间的关系

点评：速度变化相同，安全气囊可以延长碰撞时间，从而可以减小碰撞是的加速度．

6．某质点从A点出发做变速直线运动,前3 s向东运动了20 m到达B点,在B点停了2 s后又向西运动,又经过5 s前进了60 m到达A点西侧的C点，如图所示.求：

（1）总路程；（2）总位移；（3）全程的平均速度.

【答案】（1）80 m（2）40m,方向向西（3）4 m/s，方向向西

【解析】

(1)全过程中的总路程为：s=(20+60)=80m；

(2)设向东为正方向，初位置为A点，末位置为C点，则位移x=20-60=-40m,负号表示位移的方向向西

(3)所用的总时间t=t1+t2+t3=10s

平均速度为位移与发生这段位移所用时间的比值，

平均速度404m/s10xvt,负号表示v与初速度方向相反.

【点睛】路程为物体经过轨迹的长度，由题意可求得总路程；由题意可知总位移与总时间，则可求得总位移；平均速度等于总位移与总时间的比值.

7．一篮球从高h1=3.05m高处由静止开始下落，经t1=1s落到地面速度为v1=9m/s，篮球与地面碰撞的时间为Δt=0.2s，然后以v2=-5m/s速度反弹，经t2=0.5s达到最高点h2=1.35m处，求：

（1）篮球在空中下落的平均速度大小和方向

（2）篮球在与地面碰撞过程的加速度大小和方向 （3）篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度大小和方向．

【答案】（1）3.05/ms 方向为竖直向下

（2）270/ms 方向竖直向上

（3）1/ms 方向为竖直向下

【解析】

【分析】

根据平均速度公式可知xvt，注意求解全过程平均速度时应该是全过程的位移与总时间的比值；

根据加速度公式求解加速度，注意各矢量的方向性的问题；

【详解】

（1）根据平均速度公式可知篮球在空中下落的平均速度为：1113.05/3.05/1hvmsmst，方向为竖直向下；

（2）以初速度1v为正方向，即19/vms，25/vms，0.2ts

根据加速度定义式可以得到：2215/9/70/0.2vvvmsmsamstts，即加速度大小为270/ms，方向竖直向上；

（3）根据平均速度公式可知全程平均速度为：122123.051.351/+10.20.5hhmmvmstttsss，方向为竖直向下．

【点睛】

本题考查加速度及平均速度公式，要注意明确各矢量的方向，平均速度等于位移与时间的比值，对于全过程的平均速度等于总位移与总时间的比值，总时间包括与地面的碰撞的时间，这是本题需要注意的地方．

8．如图所示，M99是一款性能先进的大口径半自动狙击步枪．步枪枪管中的子弹从初速度为0开始，经过0.002 s的时间离开枪管被射出．已知子弹在枪管内的平均速度是600

m/s，射出枪口瞬间的速度是1 200 m/s，射出过程中枪没有移动．求：

(1)枪管的长度；

(2)子弹在射出过程中的平均加速度．

【答案】(1)1.2m (2)6×105m/s2，方向与子弹的速度方向相同

【解析】

（1）枪管的长度

（2）根据加速度的定义式得：

方向与子弹的速度方向相同．

综上所述本题答案是：（1）枪管的长度为1.2 m；（2）子弹在射出过程中的平均加速度的大小为 ，方向与子弹的速度方向相同．

9．如图所示，一辆轿车从超市出发，向东行驶了300m到达电影院，继续行驶了150m到达度假村，又向西行驶了950m到达博物馆，最后回到超市，全程用时70s。以超市所在的位置为原点，以向东的方向为正方向，用1个单位长度表示100m，试求：

（1）在直线坐标系上表示出超市、电影院、度假村和博物馆的位置。

（2）轿车从电影院经度假村到博物馆的位移与路程分别为多少？

（3）全程的平均速率和平均速度的大小分别是多少？

【答案】（1）

（2）位移为800m，方向向西；路程为1100 m。

（3）平均速率和平均速度的大小分别为20 m/s，7.1 m/s。

【解析】

【详解】

（1）以超市所在的位置为原点，以向东的方向为正方向，则电影院的坐标为300 m，度假村的坐标为450 m，博物馆的坐标为450m950m500m，位置如图所示：

（2）轿车从电影院经度假村到博物馆的过程中位移

500m300m800mx，（负号表示方向向西)

轿车从电影院经度假村到博物馆的过程中路程

150m950m1100ms。

（3）全程的总路程

300m150m+9501400ms

平均速率，11400=m/s20m/s70svt；

全程的总位移500mx；故平均速度:

2500=m/s7.1m/s70xvt

负号说明平均速度的方向向西。

10．2012年8月25日，在伦敦奥运会女排小组赛中中国队以3∶2击败韩国队，夺得小组