高考物理专题汇编机械运动及其描述(一)
- 格式:doc
- 大小:720.00 KB
- 文档页数:8
高考物理专题汇编机械运动及其描述(一)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.足球运动员在罚点球时,球由静止被踢出时的速度为30m/s,在空中运动可看做匀速直线运动,设脚与球作用时间为0.15s,球又在空中飞行11m后被守门员挡出,守门员双手与球接触时间为0.2s,且球被挡出后以10m/s的速度沿原路反弹,设足球与脚或守门员的手接触的时间内加速度恒定,求:(1)脚与球作用的时间内,球的加速度的大小;(2)球在空中飞行11m的过程中所用的时间;(3)守门员挡球的时间内,球的加速度的大小和方向【答案】(1)200m/s 2(2)0.37s (3)-200m/s 2;方向与球踢出后的运动方向相反 【解析】试题分析:假设球被踢出时速度方向为正;(1);(2);(3),方向与球踢出后的运动方向相反考点:加速度【名师点睛】解决本题的关键掌握加速度的定义式,注意公式的矢量性,当速度的方向与正方向相同,取正值,当速度方向与正方向相反,取负值。
3.如图所示,一质点沿半径为20cm r = 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)20cm 0.2m =,质点的路程为质点绕34圆周的轨迹长度, 则3322 3.140.2m 0.942m 44l r π=⨯=⨯⨯⨯= . (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:2220.283m x r r r =+==,位移方向由A 点指向B 点.(3)根据平均速度定义得:0.283m/s 0.142m/s 2x t υ===平均速度方向是由A 指向B . (4)质点的平均速率为0.942m/s 0.471m/s 2l t υ===4.如图所示,今有一底面直径和高都为10cm 的圆柱形纸筒(上、下底面开口),在下底部边沿A 点有一只小蚂蚁,若小蚂蚁为了用最快的时间爬到上部边沿处的B 点,已知小蚂蚁的爬行速度不变,试求:(1)小蚂蚁爬行的路程有多少? (2)整个过程中的位移有多大? 【答案】(1)18.6cm (2)14.1cm 【解析】 【详解】(1)两点之间线段最短,为了找到在圆柱形纸筒的表面上A 、B 两点之间的最短路径,可以把纸筒沿侧壁剪开,如图所示,展开成平面后,连接AB ,则线段AB 的长度即为小蚂蚁爬行的最短路程。
由勾股定理可知()22105cm 18.6m AB s π=+≈ 。
(2)整个过程中的位移大小等于图中A 、B 两点的连线的长度,由勾股定理可知221010cm 14.1m AB x =+≈ 。
5.某人从A 点出发,先以4m/s 的速度向东走了20s ,到达B 点,接着以2m/s 的速度向北又走了30s ,到达C 点,求此人在这50s 内的平均速率和平均速度的大小.【答案】平均速度为2m/s ;平均速率为2.8m/s【解析】【详解】由题意可知,,此人在50内的路程为:,此人在50内的位移大小为:,则平均速率为:,平均速度的大小:.【点睛】位移等于首末位移的距离,由几何关系即可求出;需要注意的是平均速度等于位移与时间的比值.平均速率等于路程与时间的比值.6.一质点在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7.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1110xt sv==,由题意知减速时间15t t t s =-=总, 故减速时的加速度()1023/v v a m s t-==-,即减速时的加速度大小为3 m/s 2,方向与初速度方向相反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/s 2,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.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.11.如图所示,两列长度均为L0的快车和慢车沿着同一直轨道同向匀速行驶,当慢车头到避让区起点C时,快车头与慢车尾的距离为L1,且快车的速度是慢车速度的2倍.为避免撞车,慢车要进入避让区CD轨道进行避让.若两车都不减速,L1至少应为多少?避让区长度L2至少为多少?(设避让区轨道CD平行于轨道AB,且弯曲部分AC、BD很短,可忽略不计)【答案】L 1至少应为L 0,L 2至少应为3L 0 【解析】 【分析】根据位移时间关系和速度时间关系分析避让区的时间关系,关键是根据几何关系分析位移关系,再由速度位移关系求解即可. 【详解】由题意可知,在避让过程中,两车的重叠部分必须始终处于避让区.分析可知,要想恰好不相撞,慢车车尾通过A 点时,快车车头正好到达A 点;慢车车头到达B 点时,快车车尾正好通过B 点.对慢车通过A 点过程,快车的位移为L 1+L 0,由二车运动时间相等,有0102L L L v v+=,解得L 1=L 0.对快车通过轨道AB 的过程,由二车运动时间相等,有20202L L L L v v +-=,解得L 2=3L 0,即L 1至少应为L 0,L 2至少应为3L 0. 【点睛】本题关键是由题意确定两车运动的位移关系,由匀速直线运动的位移关系分析即可.12.一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 va T-= (2)2(31)8(1)k vT x k -=-【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 v a T T--== 得加速度大小为(1)k v T- (2)第二段T 时间的末速度为:31=22T k v kv a v -'=+⋅所求位移:2220(31)28(1)v k vTx a k -'-==-。