高考物理机械运动及其描述的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析
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高考物理机械运动及其描述的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．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
2．为了安全，在高速公路上行驶时两汽车之间要保持一定的距离。当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。若司机每次从发现到采取刹车反应的时间均为1s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120m。（重力加速度g取10 m/s2）
（1）求汽车减速行驶时的加速度大小
（2）如遇雨天，汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2/5，若安全距离为99m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度
【答案】（1）5m/s2（2）18m/s
【解析】 试题分析：（1）根据120012avtvx
则：12230130120a
解得：a1=5m/s2
（2）11mamg
2152mamg
1252aa2m/s2
2220222avtvx
代入数值解得：182v m/s
考点：牛顿第二定律的综合应用
【名师点睛】解决本题的关键知道汽车在反应时间内和刹车后的运动规律，结合运动学公式灵活求解，难度不大．
3．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7mL，0.3st，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：
Lvt [2]根据Lvt得：
770km/hkm/h126km/h80km/h0.33Lvt＞，
故超速，故照相机会工作．
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．
(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；
(3)求物体运动的位移、路程．
【答案】(1) ；(2) A点的坐标：(53m,5 m)，B点的坐标：(53m,0) ；(3) 位移为53m，方向向东，路程为15 m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)坐标系如图所示，线OAB为运动轨迹．
(2)53mAx，yA=5m；53mBx，yB=0．
A点的坐标：53m5m（，），B点的坐标：53m0m（，）．
(3)物体的位移为O到B位移为：
222210553mOAAB
方向向东.
路程为10m+5m=15m．
【点睛】
本题的关键是根据几何关系确定B点的位置，要求同学们能正确建立合适的坐标系.
5．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，求全程的平均速度大小．
（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，求全程的平均速度大小．
【答案】（1）122vv
（2）12122vvvv
【解析】
【详解】
（1）设物体前一半时间的位移为S1，后一半时间的位移为S2，全程用时为T
则112TSv
222TSv
则全程的平均速度为：12SSvT
联立解得：122vvv
（2）设物体前一半位移所用时间为T1′，后一半位移用时T2′，全程位移为S
根据运动学公式，有：T1′12Sv 222'STv
则全程的平均速度：12'''SvTT
联立解得：12122'vvvvv
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．刻舟求剑的故事说的是有一个楚国人乘船过江，他身上的佩剑不小心掉落江中.他立即在船舱板上作记号，对他的船友说：“这是我的剑掉落的地方.“到了河岸，船停了，他就在画记号的地方下水找剑.这则寓言不但有讽刺意义，而且还包含一定的物理含义，从物理学选择参考系的角度回答下列问题：
1楚人找剑选择的参考系是什么？
2请你为楚人提供一种找到这把剑的方法．
【答案】（1）船 （2）见解析
【解析】
【分析】
运动和静止是相对的，判断物体的运动和静止，首先确定一个参照物，如果被研究的物体和参照物之间没有发生位置的改变，被研究的物体是静止的，否则是运动的．
【详解】
（1）楚人记下的是剑相对船的下落位置；故是以船为参考系；
（2）要想找到这把剑应以固定的物体为参考系才能准确得到其位置；故可有以下方法：
①记下剑掉落位置离岸上某标志的方向和距离，选择的参考系是河岸；
②在船不改变方向和速度的情况下，记下剑掉落时刻船速和航行时间，据些求出靠岸的船和剑落地点的距离．选择的参考系是船．
【点睛】
（1）判断一个物体的运动和静止，首先确定一个参照物，再判断被研究的物体和参照物之间的位置是否变化．
（2）参照物的选择可以是运动的，也可以是静止的．如果选定为参照物，这个物体就假定为不动．
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．如图中的三条直线描述了a、b、c三个物体的运动．通过目测，判断哪个物体的加速度最大，并说出根据，然后根据图中的数据计算它们的加速度大小，并说明加速度的方向．
【答案】a物体加速度最大，因为斜率最大．aa=0.625 m/s2，ab=0.083 m/s2，ac=－0.25
m/s2，aa、ab与速度方向相同，ac与速度方向相反
【解析】
【详解】
a的斜率最大，加速度最大．由图象的数据可得到：222.50/0.625/62aamsms，222.52/0.083/60bamsms，2202/0.25/8camsms.
abaa、与速度方向相同，ca与速度方向相反．
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；代入后可得222(10)(510)5841stttt，则当4115min284th时s最小，
