【物理】物理机械运动及其描述题20套(带答案)及解析
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【物理】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．如图为某高速公路出口的ETC通道示意图．汽车驶入ETC通道，到达O点的速度大小为30m/s，此时开始刹车做减速运动（可视为匀减速），OM长度为144m，到M时速度减至6m/s，并以此速度匀速通过MN区．MN长度为36m，视汽车为质点，求：
（1）汽车匀减速运动过程中的加速度大小；
（2）汽车从O运动到N过程中的平均速度大小．
【答案】（1）23m/sa （2）90m/s7v
【解析】
【详解】
（1）根据2202vvax可得
23m/sa
（2）汽车经过OM段的时间：018svvta
汽车经过MN段的时间：26sxtv
汽车从O运动到N过程中的平均速度大小：1290/7xvmstt总
2．一列队伍长100m，正以某一恒定的速度前进． 因有紧急情况通知排头战士，通讯员跑步从队尾赶到队头，又从队头跑至队队尾，在这一过程中队伍前进了100m．设通讯员速率恒定，战士在队头耽搁的时间不计，求他往返过程中跑过的位移和路程的大小．（学有余力的同学可以挑战路程的计算）
【答案】100m，（100+1002）m
【解析】
【详解】
设通讯员的速度为v1，队伍的速度为v2，通讯员从队尾到队头的时间为t1，从队头到队尾的时间为t2，队伍前进用时间为t．由通讯员往返总时间与队伍运动时间相等可得如下方程： t=t1+t2，即：21212100100100 vvvvv＝
整理上式得：v12-2v1v2-v22=0
解得：v1=（2+1）v2；
将上式等号两边同乘总时间t，即v1t=（2+1）v2t
v1t即为通讯员走过的路程s1，v2t即为队伍前进距离s2，则有
s1=（2+1）s2=（2+1）100m．
通讯员从队尾出发最后又回到队尾，所以通讯员的位移大小等于队伍前进的距离，即为100m.
【点睛】
本题考查路程的计算，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，解决此类问题常常用到相对运动的知识，而位移是指从初位置到末位置的有向线段，位移的大小只与初末的位置有关.
3．如图，光滑的水平面上放置质量均为m=2kg的甲、乙两辆小车，两车之间通过一感应开关相连（当滑块滑过感应开关时，两车自动分离）．甲车上带有一半径R=1m的1/4光滑的圆弧轨道，其下端切线水平并与乙车上表面平滑对接，乙车上表面水平，动摩擦因数μ=，其上有一右端与车相连的轻弹簧，一质量为m0=1kg的小滑块P（可看做质点）从圆弧顶端A点由静止释放，经过乙车左端点B后将弹簧压缩到乙车上的C点，此时弹簧最短（弹簧始终在弹性限度内），之后弹簧将滑块P弹回，已知B、C间的长度为L=1．5m，求：
（1）滑块P滑上乙车前瞬间甲车的速度v的大小；
（2）弹簧的最大弹性势能EPm；
（3）计算说明滑块最终能否从乙车左端滑出，若能滑出，则求出滑出时滑块的速度大小；若不能滑出，则求出滑块停在车上的位置距C点的距离．
【答案】（1）1m/s（2）103J（3）不能滑出，1m
【解析】
试题分析：（1）滑块下滑过程中水平方向动量守恒，
机械能守恒：
解得：， （2）滑块滑上乙车后，由动量守恒定律得：
由能量守恒定律有：
解得：
（3）设滑块没有滑出，共同速度为，由动量守恒可知
由能量守恒定律有：
解得：＜L，所以不能滑出，停在车上的位置距C点的距离为1m．
考点：动量守恒定律；能量守恒定律
【名师点睛】此题考查了动量守恒定律及能量守恒定律的应用；正确分析物体的运动过程，把握每个过程所遵守的物理规律是解题的关键，也是应培养的基本能力．本题解题务必要注意速度的方向．
4．一物体从O点出发，沿东偏北30°的方向运动10 m至A点，然后又向正南方向运动5
m至B点．（sin30°=0.5）
（1）建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹；
（2）依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标
【答案】（1）如图：；（2）A（53，5）
B（53，0）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）以出发点为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立直角坐标系，如图所示：物体先沿OA方向运动10m，后沿AB方向运动5m，到达B点，
（2）根据几何关系得：1sin301052AyOAm，
3cos3010532AxOAm，
而AB的距离恰好为5m，所以B点在x轴上，则A点的坐标为535mm，，B点坐标为530m， ．
5．一质点由位置A向北运动了6m用时3s到达B点，然后B点向东运动了5m用时1s到达C点，再由C向南运动了1m用时1s到达D点（质点在B点、C点没有停顿）
（1）在图中，作图表示出质点由A到D整个运动过程的总位移
（2）求整个运动过程的总位移大小和方向
（3）求整个运动过程的平均速率
（4）求整个运动过程的平均速度大小．
【答案】（1） （2）位移大小52m 方向东偏北45o
（3）2.4m/s （4）2/ms
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由位移的方向可知，由起点指向终点的有向线段，如图：
(2) 位移大小为：
2222()(61)552xABCDBCmm ，方向东偏北450；
(3) 平均速率为：
11236512.4311ABBCCDmmvssttt ；
(4) 平均速度大小为：
2123522311xmmvssttt．
6．一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带，如图所示．纸带上有七个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率为50 Hz，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米(计算结果到小数点后两位)．
(1)计算0～6点之间的平均速度；
(2)打点计时器打计数点4时小车的瞬时速度接近多少？
(3)若电源频率低于50 Hz时，如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小？
【答案】(1)0.68 m/s (2)0.83 m/s (3)偏大
【解析】【分析】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，电源频率低于50赫兹时，则打点周期大于0.02s
解：(1)0～6点间的平均速度为：
(2)当打点计时器打计数点4时，小车的瞬时速度应当最接近于计数点3和5点间的平均速度，则
(3)当交流电的频率为50 Hz时，打点计时器每隔0.02 s打一个点，当交流电的频率低于50
Hz时，打点计时器打一次点的时间间隔t将大于0.02 s，即t时间内的位移我们用0.02 s的位移计算，因此测出的速度将比真实值偏大．
7．如图所示表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆．讨论并回答下列几个问题。
（1）教练针对训练录像纠正运动员的错误动作时，能否将运动员看成质点？
（2）分析运动员的助跑速度时，能否将其看成质点？
（3）测量其所跳高度时，能否看成质点
【答案】（1）不能（2）能（3）能
【解析】
【详解】
（1）不能，纠正动作不能忽略运动员的形状大小和形状，因此不能看成质点
（2）能，分析运动员的助跑速度时，运动员的大小和形状对分析问题影响很小，可以看成质点
（3）能，分析运动员的所跳高度时，可以忽略运动员的大小和形状，可以看成质点
8．按照规定，汽车应慢速通过隧道．某汽车在过隧道前将速度从25m/s减小到10 m/s，然后匀速通过100 m长的隧道，整个过程总共用了15 s时间．求汽车减速时的加速度．
【答案】－3 m/s2
【解析】
汽车匀速通过隧道用时1110xtsv，
由题意知减速时间15ttts总，
故减速时的加速度1023/vvamst，即减速时的加速度大小为3 m/s2，方向与初速度方向相反
9．如图所示，物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（设经过B点前后速度大小不变），最后停在C点．每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据．（可以认为在斜面上是初速为零的匀加速运动，在水平面上是匀减速运动，重力加速度g=10m/s2）求：
（1）在斜面上的加速度大小
（2）物体在水平面上加速度大小
（3）t=0.6s时的瞬时速度v．
【答案】(1) (2) （3）
【解析】
【详解】
(1)由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时的加速度大小为：
(2)由后二列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为：
(3)设物体在斜面上到达B点时的时间为tB，则物体到达B时的速度为：vB=a1tB ①
由图表可知当t=1.2s时，速度v=1.1m/s，此时有：v=vB-a2(t-tB) ②
联立①②代入数据得：tB=0.5s，vB=2.5m/s
所以当t=0.6s时物体已经在水平面上减速了0.1s，速度为v=2.5-0.1×2=2.3m/s.
【点睛】
本题考查一个物体参与多个过程的情况，对于这类问题要弄清各个过程的运动形式，然后根据相应公式求解.
10．某物体沿一直线运动，在第一个时间内平均速度是，第二个时间内平均速度是，第三个时间内平均速度是.
(1)全程的平均速度是多少？
(2)仍为此全程，若完成的位移时平均速度是v1，完成中间的位移时平均速度是v2，完成最后的位移时平均速度是，全程的平均速度是多少？
【答案】（1） （2）
【解析】
【详解】
（1）设全过程所用的时间为，前时间的路程为
中间时间的路程为
后时间内的成为
