高中物理机械运动及其描述真题汇编(含答案)含解析
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高中物理机械运动及其描述真题汇编(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
1．一个人爬山，从山脚爬到山顶，然后又从山顶沿原路返回山脚，上山的平均速率为v1，下山的平均速率为v2，求往返全过程的平均速度和平均速率各为多大？
【答案】（1） （2）
【解析】
【详解】
平均速度定义式为
即位移与时间的比值，往复一趟人的位移为零，所以平均速度也为，而平均速率定义式为 ，即路程与时间的比值，因为上下山的路程相同，所以设 ，可得
故本题答案是： （2）
2．如图所示是一辆汽车做直线运动的x﹣t图象．
（1）求OA和CD段汽车运动的速度．
（2）求前3小时的平均速率和4小时内的平均速度．
【答案】（1）15km/h；-30km/h（2）10km/h；0
【解析】
【分析】
【详解】
（1）x-t图像的斜率表示运动的速度，故OA段的速度为15/15/1OAvkmhkmh
CD段的速度为030/130/CDvkmhkmh
（2）由图可知，前三小时内的位移为30km，所以平均速率130 10/3xvkmht
4小时内的位移为0，所以4小时内的平均速度为0
3．（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．
4．如图所示，一人在半径为R的圆形跑道上沿顺时针方向以速率v运动，A、B、C和D分别为跑道的四个端点。求:
（1）人从A点出发第一次经过B点时的位移和路程；
（2）人从A点出发第一次经过D点的位移和路程；
（3）人的位移为2R所需的时间。
【答案】（1）位移大小为R，向东北方向．路程为R（2）位移大小为R，向东南方向，路程为R.（3）(2n+1)πR/v
【解析】
【详解】
(1)人从A点出发第一次经过B点时的位移大小为R，向东北方向．路程为R.
(2)人从A点出发第一次经过D点时的位移大小为R，向东南方向，路程为R.
(3)人的位移为2R时，人通过的路程为πR、3πR、5πR…，
根据公式v＝得t＝(2n+1)πR/v.
5．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/s2，方向与初速度方向相同（2）5m/s2，方向与初速度方向相反（3）100m/s2，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v01＝0，vt1＝108 km/h＝30 m/s，t1＝10 s，所以
2210111300m/s3m/s10tvvat
方向与初速度方向相同．
（2）对刹车后的汽车v02＝40 m/s，vt2＝0，t2＝8 s，所以
2220222040m/s5m/s8tvvat
负号表示方向与初速度方向相反．
（3）对小球v03＝10 m/s，vt3＝-10 m/s，t3＝0.2 s，所以
03223331010m/s100m/s0.2tvvat
负号表示方向与初速度方向相反．
故本题答案是：
（1）a1＝3m/s2，方向与初速度方向相同；
（2）a2＝5m/s2，方向与初速度方向相反；
（3）a3＝100m/s2，方向与初速度方向相反．
6．一物体从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.
7．一辆汽车沿平直的公路单向行驶，从A处行驶到B处用了60s，A、B两地相距900m；在B处停留30s后沿原路返回，用了45s到达A、B的中点C处．问：
（1）这辆汽车前60s内的平均速度是多少？
（2）这辆汽车从A处到C处的平均速率是多少？
【答案】（1）15/ms（2）10/ms
【解析】
【分析】
此题关键是知道平均速度等于位移与时间的比值，平均速率为路程与时间的比值，抓住定义即可解答.
【详解】
（1）前60s 的平均速度为：900/15/60xvmsmst＝＝
（2）汽车从A处到C处的平均速率为：09004502/10/'603045xxvmsmsttt＝＝
8．一客车正以20m/s的速度在平直轨道上运行时,发现前面180m处有一货车正以6m/s速度匀速同向行驶,客车立即合上制动器,做匀减速直线运动,需经40s才能停止,求:
(1)客车刹车加速度大小。(2)问是否发生碰车事故?通过计算加以说明. 【答案】（1）
(2)客车在该段时间内位移:, 货车在该段时间内位移:
因为,一定能发生碰车事故.
【解析】
【详解】
(1)客车匀减速的加速度a===-，即客车刹车加速度大小
(2)客车减速至6m/s用的时间由v=v0+at得：t=s=28s
客车在该段时间内的位移x1=t=28m=364m
货车在该段时间内的位移x2=v货t=628m=168m
由于x1=364mx2+180m=348m，所以一定能发生碰车事故。
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．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】L1至少应为L0，L2至少应为3L0
【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L1＋L0，由二车运动时间相等，有0102LLLvv，解得L1＝L0．对快车通过轨道AB的过程，由二车运动时间相等，有20202LLLLvv，解得L2＝3L0，即L1至少应为L0，L2至少应为3L0．
【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．
11．小球从5m高处落下，被水平地面弹回，在离地面2m高处被人接住，则整个过程中小球的位移是多少？路程呢？
【答案】3m；7m
【解析】
【详解】
小球从5m高处落下，被水平地面弹回，在离地面2m高处被人接住，则整个过程中小球的位移是
x=5m-2m=3m
路程是
s=5m+2m=7m
12．一小车正以6m/s的速度在水平地面上运动，如果小车以2m/s2的加速度做加速直线运动，当小车速度增大到10m/s时，经历的时间是多少？再经5s，小车的速度增加到多大？作出小车的v－t图象．
