高考物理机械运动及其描述解题技巧(超强)及练习题(含答案)含解析

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高考物理机械运动及其描述解题技巧(超强)及练习题(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.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s0=2s1+s2+s3+s4+s5="(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).2.如图所示,一质点沿半径为r=20 cm的圆周自A点出发,逆时针运动2 s,运动34圆周到达B点,(计算结果保留三位有效数字)求:(1)质点的位移和路程.(2)质点的平均速度和平均速率.【答案】(1) 28.3 cm; 94.2 cm (2) 14.2 cm/s; 47.1 cm/s 【解析】【分析】【详解】(1)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位移283 cm x ==.位移方向由A 点指向B 点.质点的路程为质点绕圆周的轨迹长度,则 路程l =×2πr=×2π×20 cm=94.2 cm . (2)根据平均速度定义得14.2cm/s xv t== 平均速度方向是由A 指向B . 质点的平均速率为47.1cm/s lv t==3.在平直公路上,汽车以2m/s 2的加速度加速行驶了6s ,驶过了48m ,求: (1)汽车在6s 内的平均速度大小; (2)汽车开始加速时的速度大小;(3)过了48m 处之后接着若以1m/s 2大小的加速度刹车,则刹车后汽车在6s 内前进的距离.【答案】(1)8 m/s ;(2)v2 m/s ;(3)66m 【解析】试题分析:(1)平均速度为:48/8/6x v m s m s t === (2)根据位移时间公式可得:x =v 0t+12at 2得:0148126/2/262x v at m s m s t --⨯⨯=== (3)加速6s 后的速度为:v=v 0+at=2+2×6m/s=14m/s 减速到零所需时间为:14vt s a ''== 减速6s 通过的位移为:x ′=vt −12a ′t 2=14×6−12×1×62m=66m 考点:匀变速直线运动的规律【名师点睛】本题考查匀变速直线运动基本公式的应用,在减速运动过程中明确减速到零的时间,难度不大。

4.设质量为m 的子弹以初速度V 0射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入木块深度为d .求①木块最终速度的大小 ②产生的热能 ③平均阻力的大小【答案】①0mv v M m=+共②202()Mmv Q M m =+③202()Mmv f M m d =+【解析】试题分析:①子弹射入木块的过程中系统动量守恒:mv 0=(M+m )v 共 解得:0mv v M m=+共 ②据能量守恒定律:22011()22mv M m v Q =++共 解得:202()Mmv Q M m =+③设平均阻力大小为f 据能量守恒定律:fd=Q则 202()Mmv f M m d=+考点:动量守恒定律;能量守恒定律【名师点睛】此题是动量守恒定律及能量守恒定律的应用问题;关键是能正确选择研究系统及研究过程,根据动量守恒定律及能量关系列方程求解。

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】Lt∆ )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Lv t=∆得: 770km/h km/h 126km/h 80km/h 0.33L v t ====∆>, 故超速,故照相机会工作.6.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。

7.(题文)如图所示为一升降机竖直向上运动时速度随时间变化的图线.详细描述升降机的运动情况升降机上升的总高度;画出升降机在10s内加速度随时间变化的图线.【答案】(1)见解析(2)(3)【解析】【分析】根据速度时间图象的形状,就可分析升降机的运动情况.速度时间图线与时间轴围成的面积表示位移,升降机上升的总高度等于图中梯形面积的大小.图线的斜率表示加速度,求出加速度,再画出图象.【详解】以升降机竖直向上运动方向为正方向::升降机以加速度,匀加速上升;:升降机以速度,匀速上升;:升降机以加速度,匀减速上升.由图象可得:升降机上升的高度在数值上等于图象与坐标轴围成的面积,即:画出升降机在10s内加速度随时间变化的图线如图.【点睛】在速度时间图像中,需要掌握三点,一、速度的正负表示运动方向,看运动方向是否发生变化,只要考虑速度的正负是否发生变化,二、图像的斜率表示物体运动的加速度,三、图像与坐标轴围成的面积表示位移,在坐标轴上方表示正方向位移,在坐标轴下方表示负方向位移.8.计算物体在下列时间段内的加速度(1)一辆汽车从车站出发做匀加速直线运动,经 10 s 速度达到108 km / h ; (2)以40 m / s 的速度运动的汽车,从某时刻起开始刹车,经 8 s 停下;(3)沿光滑水平地面以 10 m / s 的速度运动的小球,撞墙后以原速度大小反弹,与墙壁接触时间为 0.2 s .【答案】(1)3m/s 2,方向与初速度方向相同(2)5m/s 2,方向与初速度方向相反(3)100m/s 2,方向与初速度方向相反 【解析】 【分析】由题中已知条件,统一单位,规定正方向后,根据加速度公式,即可算出加速度.取初速度的方向为正方向. 【详解】(1)对汽车v 01=0,v t1=108 km/h =30 m/s ,t 1=10 s ,所以2210111300m/s 3m/s 10t v v a t --=== 方向与初速度方向相同.(2)对刹车后的汽车v 02=40 m/s ,v t2=0,t 2=8 s ,所以2220222040m/s 5m/s 8t v v a t --===- 负号表示方向与初速度方向相反.(3)对小球v 03=10 m/s ,v t3=-10 m/s ,t 3=0.2 s ,所以03223331010m/s 100m/s 0.2t v v a t ---===- 负号表示方向与初速度方向相反. 故本题答案是:(1)a 1=3m/s 2,方向与初速度方向相同; (2)a 2=5m/s 2,方向与初速度方向相反; (3)a 3=100m/s 2,方向与初速度方向相反.9.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/g g m s =,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/km h 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 /s 10m /s 2.010v a t ---=⨯==- 因加速度大小为4210m /s 500g >, 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 /s 2000?m /s '110v a t ==----'=⨯ 因加速度大小为22000m /s 500g < 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.10.一个篮球从高的篮筐上由静止开始下落,经落到水平地面上,速度,然后以反弹,经达到最高点,已知篮球与地面碰撞的时间为0.3s ,求:(1)篮球从空中下落过程的平均速度的大小; (2)篮球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的大小和方向. 【答案】(1)1.56m/s (2)80m/s 2,方向竖直向上;(3)0.66m/s ,方向向下. 【解析】 【详解】(1)下落过程的平均速度(2)设向下为正方向,则与地面碰撞过程中,方向竖直向上;(3)全程的位移x=3.05-1.23=1.82m ;全程的时间t=1.95+0.5+0.3=2.75s ; 则平均速度,方向向下.11.一物体做匀减速直线运动,在某段时间T 内的平均速度的大小为v ,紧接着在接下来的相等的时间T 内的平均速度的大小为kv (k <1),此时,物体仍然在运动.求 (1)物体的加速度为多大?(2)再经过多少位移物体速度刚好减为零?【答案】(1)(1)k v aT-=(2)2(31)8(1)k vTxk-=-【解析】【详解】(1)匀变速直线运动中,某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度有:1v v=,2v kv=由加速度定义得:21(1)v v k vaT T--==得加速度大小为(1)k vT-(2)第二段T时间的末速度为:31=22T kv kv a v-'=+⋅所求位移:2220(31)28(1)v k vTxa k-'-==-12.某物体沿一条直线运动:(1)若前一半时间内的平均速度为v1,后一半时间内的平均速度为v2,求全程的平均速度.(2)若前一半位移的平均速度为v1,后一半位移的平均速度为v2,全程的平均速度又是多少?中国首艘航空母舰“辽宁”号交付海军服役后,进行了舰载机起降等多项科学实验,使我国海军力量不断发展壮大.若在某次海上军事演习中,一艘驱逐舰以90km/h的速度追赶在它前面120km处正向同方向匀速航行的航空母舰,驱逐舰总共追赶了270km才赶上,则航空母舰的舰速为多大?【答案】(1)122v vv+=(2)12122v vv v;50km/h【解析】【分析】由速度公式的变形公式求出前一半时间通过的路程和后一半时间通过的路程,然后由平均速度公式求出全程的平均速度;由速度公式的变形公式求出汽车的运动时间,然后由平均速度公式求出全程的平均速度;先根据快艇的速度和行驶距离求出所用时间,用快艇行驶的距离减去快艇和航空母舰原先的距离就等于航空母舰的行驶距离,根据速度公式即可求出. 【详解】(1)设全程的时间为2t ,前一半时间通过的位移11x v t =, 后一本时间通过的位移:22x v t =, 全程的平均速度:121212222x x v t v t v v v t t +++===; (2)设甲乙两地间的距离是2x ,则前半段与后半段的位移都是x ,由x v t=得汽车的运动时间:1212x x t t v v ==,, 总的运动时间:12t t t =+,全程的平均速度:12121212222v v x xv x x t t v v v v '===+++; 根据公式s v t=,快艇和航空母舰的运动时间为11270390/s km t h v km h ===; 航空母舰走的距离为2270120150s km km km =-=, 军舰的速度为:2215050/3s kmv km h t h===. 【点睛】本题考查了求汽车的平均速度问题,熟练应用平均速度公式及其变形公式即可正确解题,解题时要注意,平均速度是物体的路程与所用时间的比值,求平均速度应先求出路程与所对应的运动时间.。