高考物理机械运动及其描述解题技巧及练习题(含答案)含解析

高考物理机械运动及其描述解题技巧及练习题(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．在运动场的一条直线跑道上，每隔5m放置一个空瓶子，运动员在进行折返跑训练时，从中间某一瓶子处出发，跑向最近的空瓶，将其扳倒后返回，再扳倒出发点处的瓶子，之后再折返跑到最近的空瓶，将其扳倒后返回，依此下去，当他扳倒第6个空瓶时，他经过的路程是多大？位移是多大？从中间某一瓶子处出发后，他再经过出发点几次？

【答案】路程80m；位移10m；再经过出发点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，据此可求出运动员的总路程和位移．由以上分析得路程，代入数据后得到．位移大小；往返过程中共经过出发点O处5次（不包括出发点）．

2．用运动传感器可以测量运动物体的速度：如图所示，这个系统有一个不动的小盒子B．工作时，小盒B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B盒接收．B将信息输入计算机由计算机处理该信息，可得到被测物体的速度．若B盒每间隔1.5秒发出一个超声波脉冲，而每隔1.3秒接收到一个超声波脉冲

（1）试判断汽车远离小盒B，还是靠近小盒B？

（2）试求汽车的速度是多少？

【答案】（1）汽车靠近小盒B，（2） 22.7m/s

【解析】

（1）根据题意得：B盒每间隔1.5秒发出一个超声波脉冲，而每隔1.3秒接收到一个超声波脉冲，1.51.3ss，时间变短，由s=vt知，s变小，故汽车运动的物体运动方向是靠近小盒B盒

(2)设第一次超声波发射至返回时间t1，测速仪第一次发出超声波时，经过了t1到达了汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也行驶了t1的时间；汽车距测速仪：11tsv声

测速仪第二次发出超声波时，经过了t2到达了汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也行驶了t2的时间；汽车距测速仪：22tsv声

因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了：21sss

汽车行驶了s共用了时间12tttt

则有12t=1.5st，22tt=1.3s

汽车的速度 22.7/svmst

3．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2283 cmxr．

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/sxvt 平均速度方向是由A指向B．

质点的平均速率为47.1cm/slvt

4．如图所示，一质点沿半径为20cmr 的圆周自A点出发，逆时针运动2s，运动34圆周到达B点，求：（计算结果保留三位有效数字）

（1）质点的路程

（2）质点的位移．

（3）质点的平均速度．

（4）质点的平均速率．

【答案】（1）0.942m （2）0.283m，方向由A点指向B点（3）0.142m/s，方向是由A指向B（4）0.471m/s

【解析】

【详解】

（1）20cm0.2m，质点的路程为质点绕34圆周的轨迹长度，

则33223.140.2m0.942m44lr ．

（2）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：

2220.283mxrrr，位移方向由A点指向B点．

（3）根据平均速度定义得：

0.283m/s0.142m/s2xt

平均速度方向是由A指向B.

（4）质点的平均速率为

0.942m/s0.471m/s2lt

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．

6．一个篮球从高h1＝3.05 m的篮筐上由静止开始下落，经t1＝1.95 s落到水平地面上，速度v1＝19.1 m/s，然后以v2＝－4.9 m/s反弹，经t2＝0.5 s达到最高点，h2＝1.23 m．已知篮球与地面碰撞的时间为0.3 s，求：

(1)篮球与地面碰撞过程的加速度大小和方向；

(2)篮球从空中下落过程的平均速度的大小；

(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．

【答案】(1)80 m/s2，方向竖直向上 (2)1.56 m/s (3)0.66 m/s

【解析】

（2）取向下为正方向，则与地面碰撞过程中22214.919.1/80/0.3vvamsmst，方向竖直向上；

（3）下落过程的平均速度3.05 /1.56/1.95xvmsmst；

（4）全程的位移'3.051.231.82xmmm；

全程的时间'1.950.50.32.75tssss；

则平均速度''1.82/0.66/2.75xvmsmst；

点睛：本题考查加速度及平均速度公式，要注意正方向的选择，同时要注意平均速度为位移与时间的比值．

7．一质点在x轴上并只朝着x轴的正方向运动，各个时刻的位置坐标如下表，则此质点开始运动后：

(1)质点在前10s内的位移、路程各为多大？ (2)质点在8s末的瞬时速度为多大？

(3)质点在0到18s这段时间内的平均速度多大？

【答案】（1） （2）0（3）

【解析】

试题分析：（1）质点在x轴上并只朝着x轴的正方向运动那么在前10s内的位移就是从2m到8m，位移即，由于是直线运动且是单方向所以路程等于位移大小6m．

（2）从6s到10s坐标一直停留在8m处，且是单方向直线运动，说明物体处于静止状态，因此8s末的瞬时速度为0m/s

（3）质点在0到18s这段时间内从坐标2m到坐标24m，位移时间，平均速度

考点：坐标与位移路程关系

8．如表所示是京九铁路北京西至深圳某一车次运行的时刻表，设火车在每个车站都能准点到达，准点开出．（下列所求速度单位均用：m/s）

（1）T107次列车由北京西站开出直至到达聊城站，运行的平均速度是多少？

（2）T107次列车由聊城站开出直至到达菏泽站，运行的平均速度是多少？

（3）T108次列车在9时30分的瞬时速度是多少？

【答案】(1)24.9/ms （2）36.63/ms （3）瞬时速度为0

【解析】

【详解】

(1)由列车时刻表可得：x1=350km=3.5×105m

t1=234min=1.404×104s

则:511413.510m/s24.9m/s1.40410xvt

(2)由列车时刻表可得：x2=178km=1.78×105m

t2=81min=4.86×103s 则:522321.7810m/s36.63m/s4.8610xvt

(3)由列车时刻表可以看出：列车9：28到达聊城站，9：36从聊城站开出，所以9：30列车停在聊城站，瞬时速度为0．

【点睛】

解决本题的关键掌握平均速度的求法，注意该题中的平均速度实际上等于平均速率的大小，根据路程与时间的比值

9．一质点沿x轴的正方向运动，各个时刻的位置坐标如下表：

求：

1根据表中数据画出xt 图象；

2质点在0.06s末的瞬时速度；

3质点在00.16s内的平均速度．

【答案】（1）（2）0（3）9m/s8

【解析】

【分析】

【详解】

（1）把表中数据描到坐标系中并连线，如图所示

（2）由于物体沿X轴正方向运动，在0.06s到0.10s位于x轴上同一位置， 0v

（3）由

xvt； 018txxxcm；

质点在00.16s内的平均速度 9/8vms

故本题答案是：（1）（2）0（3）9m/s8

【点睛】

准确的描点连线，并从图像上找到需要的物理量即可．

10．甲骑车以10千米每小时由西向东做匀速直线运动，同时乙也骑车以相同的速度在另一地点从北向南做匀速直线运动，已知甲在上午九点整恰好通过交叉路口O点后继续前行，此时乙距离O点还有半小时的路程，问在甲、乙的运动过程中什么时刻相距最近且最近的距离为多少千米？

【答案】上午九点十五分甲、乙相距最近，最近距离为522km.

【解析】

【分析】

【详解】

依题意知，当甲经过O点时,乙离O点还有半个小时的路程即5千米远，此后，他们之间的距离将继续减小,过了某个时刻后又增大；以甲过O点时刻为计时起点，则经过时间t有x= 10t(km)及y=5- 10t( km)；根据勾股定理可知，甲和乙之间的距离s =22xy；代入后