高考物理高考物理机械运动及其描述常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

高考物理高考物理机械运动及其描述常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．在运动场的一条直线跑道上，每隔5m放置一个空瓶子，运动员在进行折返跑训练时，从中间某一瓶子处出发，跑向最近的空瓶，将其扳倒后返回，再扳倒出发点处的瓶子，之后再折返跑到最近的空瓶，将其扳倒后返回，依此下去，当他扳倒第6个空瓶时，他经过的路程是多大？位移是多大？从中间某一瓶子处出发后，他再经过出发点几次？
【答案】路程80m；位移10m；再经过出发点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，据此可求出运动员的总路程和位移．由以上分析得路程，代入数据后得到．位移大小；往返过程中共经过出发点O处5次（不包括出发点）．
2．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，1.5 1.3s s >，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t 1，测速仪第一次发出超声波时，经过了t 1到达了汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也行驶了t 1的时间；汽车距测速仪：11t s v =声 测速仪第二次发出超声波时，经过了t 2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：22t s v =声
因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了：21s s s =-
汽车行驶了s 共用了时间12t t t t =++∆
则有12t=1.5s t +∆，22t t=1.3s +∆ 汽车的速度 22.7/s v m s t
==
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 44
l 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 2
x 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===
4．一质点沿直线做单向的运动，若前一半时间的平均速度为4 m/s ，后一半时间的平均速度为6m/s ，求
（1）整个过程的平均速度大小；
（2）其它条件不变，若物体前一半位移的平均速度为4m/s ，后一半位移的平均速度为6m/s ，则整个过程的平均速度大小是多少？
【答案】（1）5 m/s （2）4.8 m/s
【解析】
试题分析：（1）平均速度为总位移与总时间的比值，根据两段时间内的平均速度可求得总位移，再由平均速度公式可求得平均速度．（2）根据前后两段位移及平均速度可求得两段时间；再由平均速度公式可求得全程的平均速度．
（1）设一半的时间为t ，由平均速度公式可得：11x v t =、22x v t =，
则全程的平均速度：12121225/222
x x v t v t v v v m s t t +++==== （2）设一半的位移为x ，则由平均速度公式可得：11x t v =
、22x t v = 则全程的平均速度为：1221212
22 4.8/v v x v m s t t v v ===++ 【点睛】对于平均速度一定要明确应采用位移与时间的比值进行求解，故应先想办法求出总位移和总时间，再来求平均速度．
5．如图所示，一质点自A 点出发，沿半径为20r cm =的圆周逆时针运动2s ，运动34
圆周到达B 点，求这段运动过程中：
()1质点的路程和位移；
()2质点的平均速度的大小．
【答案】（1）0.94m 0.28，位移方向从A 点指向B 点 （2）0.14m/s
【解析】
【分析】
(1) 位移为从初位置指向末位置的有向线段，为矢量，路程为物体走过的轨迹长度，为标量，据此可正确解答；
(2) 根据平均速率的定义即可正确解答本题．
【详解】
(1) 质点的路程为质点绕34圆周的轨迹长度，为32300.944x r cm m ππ=⨯=≈； 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
0.28s m ==≈
位移方向从A 点指向B 点；
(2)
平均速度：0.14x cm m v s s t t
=
==≈． 【点睛】
对于位移、路程、平均速度、平均速率等基础概念，要深刻理解其定义，注意从标量和矢量的角度进行区分．
6．某物体沿一条直线运动：
（1）若前一半时间内的平均速度为v 1，后一半时间内的平均速度为v 2，求全程的平均速度大小．
（2）若前一半位移的平均速度为v 1，后一半位移的平均速度为v 2，求全程的平均速度大小．
【答案】（1）122
v v + （2）12122v v v v + 【解析】
【详解】
（1）设物体前一半时间的位移为S 1，后一半时间的位移为S 2，全程用时为T 则112
T S v = 222
T S v = 则全程的平均速度为：12S S v T +=
联立解得：122
v v v += （2）设物体前一半位移所用时间为T 1′，后一半位移用时T 2′，全程位移为S
根据运动学公式，有：T 1′12S v = 22
2'S
T v =
则全程的平均速度：12'
''S v T T =
+ 联立解得：1212
2'v v v v v =+
7．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 =t 1+t 2+t 3=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/s 10
x v t -===-,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.
8．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．
9．足球运动员在罚点球时，球获得25/m s 的速度并做匀速直线运动，设脚与球作用时间为0.1s ，球又在空中飞行0.4s 后被守门员挡出，守门员双手与球接触时间为0.1s ，且球被挡出后以10/m s 沿原路返弹，求：
()1罚球瞬间，球的加速度多大？
()2接球瞬间，球的加速度多大？
【答案】(1) 250m/s 2；(2) 350m/s 2．
【解析】
【详解】
（1）由加速度公式，v a t =V V 得：设定初速度的方向为正方向， 罚球瞬间，球的加速度为：21250250/0.1
v a m s t -===V V （2）守门员挡球瞬间，球的加速度为：221025350/0.1v a m s t --=
==-V V ． 负号表示加速度方向与初速度方向相反．
【点睛】
本题属于加速度定义式的运用，很多同学，不注意速度的方向，属于易错题．速度与加速度均是矢量，速度变化的方向决定了加速度的方向，却与速度方向无关．
10．如图所示是一条利用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示．求出打1、2、3、4、5等计数点时的瞬时速度(计算结果保留两位有效数字)．
【答案】0.20 m/s 0.40 m/s 0.61 m/s 0.69 m/s 0.70 m/s
【解析】由于相邻两计数点之间还有四个点未画出，所以图中相邻两个计数点之间的时间为0.1s ，根据匀变速直线运动中某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度为10.039/0.20/20.1
v m s m s ==⨯
20.090.01/0.40/20.1
v m s m s -==⨯ 0.1610.039/0.61/20.1
v m s m s -=⨯ 40.2280.09/0.69/20.1
v m s m s -==⨯ 50.3010.161/0.70/20.1v m s m s -=
=⨯。

点睛：要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。

11．如图所示为A 、B 、C 三列火车在一个车站的情景，A 车上的乘客看到B 车向东运动，B 车上的乘客看到C 车和站台都向东运动，C 车上的乘客看到A 车向西运动．站台上的人看A 、B 、C 三列火车各向什么方向运动？
【答案】A 车向西运动；B 车向西运动；C 车可能静止，可能向东运动，也可能向西运动但速度比A 、B 的速度都小
【解析】
由B 车上的乘客看到站台向东运动，可判断B 车向西运动；由A 车上的乘客看到B 车向东运动，说明A 车也向西运动且速度大于B 车速度；C 车上的乘客看到A 车向西运动，则C 车有三种运动情况，C 车可能静止，可能向东运动，也可能向西运动但速度比A 、B 的速度都小．
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/s 2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．
【答案】(1)t =2 s (2)v =20 m/s (3)
【解析】
【分析】
根据加速度的定义式求时间，由此公式变形求速度，结合速度画出速度图象．
【详解】
根据∆=∆v a t 得： 010622
v v t s s a --∆=
==； 再经5s ，小车的速度为： 33(1025)20m m v v at s s
=+=+⨯= 小车以初速度6m/s ，加速度为22m s 的匀加速直线运动，即速度与时间的关系式为： 62v t =+，所以v-t 图象如图：
【点睛】
解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式，并能灵活运用，计算时要细心．。