高考物理机械运动及其描述专项训练及答案及解析
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高考物理机械运动及其描述专项训练及答案及解析
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．在平直公路上，汽车以2m/s2的加速度加速行驶了6s，驶过了48m，求：
（1）汽车在6s内的平均速度大小；
（2）汽车开始加速时的速度大小；
（3）过了48m处之后接着若以1m/s2大小的加速度刹车，则刹车后汽车在6s内前进的距离．
【答案】（1）8 m/s ；（2）v2 m/s；（3）66m
【解析】
试题分析：（1）平均速度为：48/8/6xvmsmst＝＝
（2）根据位移时间公式可得：x＝v0t+12at2 得：0148126/2/262xvatmsmst＝＝＝
（3）加速6s后的速度为：v=v0+at=2+2×6m/s=14m/s
减速到零所需时间为：14vtsa＝＝
减速6s通过的位移为：x′＝vt−12a′t2＝14×6−12×1×62m=66m
考点：匀变速直线运动的规律
【名师点睛】本题考查匀变速直线运动基本公式的应用，在减速运动过程中明确减速到零的时间，难度不大。
3．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
4．汽车在平直的公路上以10/ms作匀速直线运动，发现前面有情况而刹车，获得的加速度大小为22/ms，则：
1汽车经3s的速度大小是多少？
2经5s、10s汽车的速度大小各是多少？
【答案】4； 0； 0；
【解析】
【分析】 一定先算出刹车时间，作为一个隐含的已知量判断车是否已停下．
【详解】
(1)刹车时间0105s2vta，则3 s末汽车还未停下，由速度公式得v3＝v0＋at＝10
m/s＋(－2)×3 m/s＝4 m/s
(2)5 s末、10 s末均大于刹车时间，汽车已经停下，则瞬时速度均为0．
【点睛】
本题注意汽车减速运动问题要注意判断汽车减速到零所用的时间，减速到零后汽车就不再继续运动．
5．如图所示，小球从高出地面h＝15 m的位置，在t＝0时刻竖直向上抛出，经1 s小球上升到距抛出点5 m的最高处，之后开始竖直回落，经0.5 s刚好经过距最高点1.25 m处位置，再经过1.5 s到达地面.求：
(1)前1.5 s内平均速度；
(2)全过程的平均速率.(结果保留一位小数)
【答案】（1）2.5m/s（2）8.3m/s
【解析】
（1）由图可知：前1.5秒小球的位移为：
所以前1.5s内平均速度
（2）由图可知：全过程小球的路程为s=5+5+15m=25m
全过程的平均速率为
6．如图是一种运动传感器测小车速度的原理图，这个系统由A、B两个小盒组成，A盒装有
红外线发射器和超声波发射器，B盒装有红外线接收器和超声波接收器．A盒固定在向右运动的小车上，B盒固定在滑轨上．测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，B盒接收到红外线脉冲时，开始计时，接收到超声波脉冲时停止计时，若两者的时间差为t1，空气中的声速为v0．（红外线的传播时间可以忽略）求：
（1）A与B之间的距离为多少？
（2）经过短暂的Δt时间后，进行第二次测量，此次的时间差为t2，则小车向右运动的速度为多少？
【答案】（1）101xvt （2）021()vttvt
【解析】
【分析】
【详解】
（1）A、B间的距离为101xvt
（2）同理可知：进行第二次测量时，A、B间的距离为202xvt
根据速度的定义可得：小车运动的平均速度为21xxvt
解得： 021()vttvt
因为Δt很短，所以小车的速度为 021()vttvt
7．一个篮球从高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．
8．一辆汽车沿直线公路以速度v1行驶了的路程，接着以速度v2=20km/h跑完了其余的的路程，如果汽车全程的平均速度v=27km/h，则v1的值为多少km/h？
【答案】90km/h
【解析】
设全程为s，前路程的速度为v1
前路程所用时间为
后路程所用时间为
全程平均速度，t=t1+t2
解得：v1=90km/h．
【点睛】此题考查的是平均速度计算公式的应用，需要清楚的是：平均速度等于总路程除以总时间，不等于速度的平均.
9．一篮球从高h1=3.05m高处由静止开始下落，经t1=1s落到地面速度为v1=9m/s，篮球与地面碰撞的时间为Δt=0.2s，然后以v2=-5m/s速度反弹，经t2=0.5s达到最高点h2=1.35m处，求：
（1）篮球在空中下落的平均速度大小和方向
（2）篮球在与地面碰撞过程的加速度大小和方向
（3）篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度大小和方向．
【答案】（1）3.05/ms 方向为竖直向下
（2）270/ms 方向竖直向上
（3）1/ms 方向为竖直向下
【解析】
【分析】
根据平均速度公式可知xvt，注意求解全过程平均速度时应该是全过程的位移与总时间的比值；
根据加速度公式求解加速度，注意各矢量的方向性的问题；
【详解】
（1）根据平均速度公式可知篮球在空中下落的平均速度为：1113.05/3.05/1hvmsmst，方向为竖直向下； （2）以初速度1v为正方向，即19/vms，25/vms，0.2ts
根据加速度定义式可以得到：2215/9/70/0.2vvvmsmsamstts，即加速度大小为270/ms，方向竖直向上；
（3）根据平均速度公式可知全程平均速度为：122123.051.351/+10.20.5hhmmvmstttsss，方向为竖直向下．
【点睛】
本题考查加速度及平均速度公式，要注意明确各矢量的方向，平均速度等于位移与时间的比值，对于全过程的平均速度等于总位移与总时间的比值，总时间包括与地面的碰撞的时间，这是本题需要注意的地方．
10．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．
11．子弹以600 m/s的初速度击中一静止的在光滑水平面上的木块,经过0.05 s穿出木块,子弹的速度变为200 m/s,求子弹穿过木块时的加速度。若木块在此过程中产生了200 m/s2的加速度,求木块获得的速度多大?
【答案】-8000m/s2；10 m/s
【解析】
【详解】
对子弹运用加速度的定义：
对木块根据速度公式：v=at=200×0.05=10m/s
