高考物理机械运动及其描述专项训练100(附答案)及解析

高考物理机械运动及其描述专项训练100(附答案)及解析
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．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）．
2．一列士兵的队伍长120m，正以某一速度做匀速直线运动，因有紧急情况需要通知排头士兵，一名通讯员以不变的速率跑步从队尾赶到队头，又从队头返回队尾，在此过程中队伍前进了288m，求通讯员在这段往返时间内的路程？
【答案】432m
【解析】试题分析: 设通讯员的速度为V1，队伍的速度为V2，通讯员从队尾到队头的时间为t1，从队头到队尾的时间为t2，队伍前进用时间为t．由通讯员往返总时间与队伍运动时
间相等可得如下方程：t=t1+t2，即：=+，整理上式得：6v12-5v1v2-
6v22=0解上式得：v1=
将上式等号两边同乘总时间t，即v1t=，v1t即为通讯员走过的路程s1，v2t即为队伍
前进距离s2，
则有：s1＝s2＝432m．
考点：相遇问题
3．随着机动车数量的增加，交通安全问题日益凸显。

某路段机动车限速为15 m/s，一货车严重超载后的质量为5．0×104 kg，以15 m/s的速度匀速行驶，发现红灯时司机刹车，货车做匀减速直线运动，加速度大小为 5 m/s2。

已知货车正常装载后的刹车加速度大小为10 m/s2。

（1）求此货车在超载及正常装载情况下的刹车时间之比？
（2）求此货车在超载及正常装载情况下的刹车距离分别是多大？
【答案】（1）；（2），
【解析】
试题分析：（1）该机动车做匀减速直线运动，根据速度时间公式，有
不超载时：
超载时：
解得
即此货车在超载及正常装载情况下的刹车时间之比。

（2）该机动车做匀减速直线运动，根据速度位移公式，有
不超载时
超载时：
解得: ,．
考点：牛顿第二定律、匀变速直线运动的位移与时间的关系
【名师点睛】本题关键是对车的匀减速直线运动过程多次运用速度时间公式和位移时间公式列式，然后联立方程组求解。

4．如图所示，一质点沿半径为r＝20 cm的圆周自A点出发，逆时针运动2 s，运动3
4
圆周
到达B点，(计算结果保留三位有效数字)求：
(1)质点的位移和路程．
(2)质点的平均速度和平均速率．
【答案】(1) 28.3 cm； 94.2 cm (2) 14.2 cm/s； 47.1 cm/s 【解析】
【分析】 【详解】
（1）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 位移2283 cm x r =
=．
位移方向由A 点指向B 点．
质点的路程为质点绕圆周的轨迹长度，则 路程l =×2πr=×2π×20 cm=94．2 cm ． （2）根据平均速度定义得14.2cm/s x
v t
== 平均速度方向是由A 指向B ． 质点的平均速率为47.1cm/s l
v t
=
=
5．如图所示，汽车先向东行驶5km ，又向西行驶8km ，若以汽车开始运动时为坐标原点，向东为正方向，建立坐标系，试求：
（1）汽车在最东边和最西边的位置坐标； （2）汽车运动过程中整个过程的位移和路程． 【答案】（1）5km -3km （2）位移为-3km ，路程为13km 【解析】 【分析】
坐标系建立以后也就知道了正方向，在正方向上的点位置为正值，在负方向上的点的位置为负值，位置的变化有方向，位移等于末位置坐标减去初位置坐标； 【详解】
（1）根据图象可知，汽车在最东边的坐标为
在最西边的坐标为：；
（2）整个过程的位移为：
，整个过程的路程为：。

【点睛】
本题考查了坐标系的知识，坐标系包含了方向和位置，在正方向的位置为正，在负方向的位置为负。

6．一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带，如图所示．纸带上有七个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率为50 Hz ，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米(计算结果到小数点后两位)．
(1)计算0～6点之间的平均速度；
(2)打点计时器打计数点4时小车的瞬时速度接近多少？
(3)若电源频率低于50 Hz 时，如果仍按50 Hz 的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小？ 【答案】(1)0.68 m/s (2)0.83 m/s (3)偏大
【解析】【分析】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，电源频率低于50赫兹时，则打点周期大于0.02s 解：(1)0～6点间的平均速度为：
(2)当打点计时器打计数点4时，小车的瞬时速度应当最接近于计数点3和5点间的平均速度，则
(3)当交流电的频率为50 Hz 时，打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当交流电的频率低于50 Hz 时，打点计时器打一次点的时间间隔t 将大于0.02 s ，即t 时间内的位移我们用0.02 s 的位移计算，因此测出的速度将比真实值偏大．
7．一个质点以某一恒定加速度沿直线从A 点加速运动到B 点,在A 点时速度为3 m/s,到B 点时速度变为12 m/s,此过程历时6 s;到B 点后又以另一恒定加速度沿直线减速运动到C 点并停下来,此过程历时6 s .求: (1)从A 点到B 点过程中加速度的大小; (2)从B 点到C 点过程中的加速度.
【答案】（1）21.5/m s （2）22/m s 方向由C 到B 【解析】
试题分析：根据加速度定义式求出A 到B 和B 到C 点过程中的加速度． （1）根据加速度定义式可得A 到B 过程中的加速度为：
22123/ 1.5/6v a m s m s t ∆-=
==∆，方向与初速度方向一致． （2）根据加速度定义式可得B 到C 过程中的加速度为：
22012/2/6
v a m s m s t ∆-=
==-∆，方向与初速度方向相反． 点睛：本题主要考查了加速度的基本计算，属于基础题．
8．甲、乙两辆汽车相距600m ，并分别以10m/s 和20m/s 的速度在一条平直公路上相向行 驶，在两汽车间有一只小鸟以20m/s 的速率往返飞翔，这只小鸟从汽车甲前端开始，飞向汽车乙，遇到汽车乙前端时又立即掉头飞向汽车甲，如此往返飞行，直到两汽车相遇，求：
(1)这只小鸟飞行的路程； (2)这只小鸟飞行的平均速度． 【答案】(1)400m (2)10m/s 【解析】 【分析】 【详解】
（1）设两车相距600m d =，110m/s v =，220m/s v =，相遇时间为t ，则两车相距为：
12d t v t v =+
这只小鸟飞行的路程为：
3s t v =
联立，代入数据可以得到：
400m s =；
（2）小鸟飞行的位移等于甲车前进的位移，即：
1x v t =
则小鸟飞行的平均速度为：
'
x t
v
=
代入数据整理可以得到：
'
10m/s v =．
9．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．
（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，全程的平均速度又是多少？中国首艘航空母舰“辽宁”号交付海军服役后，进行了舰载机起降等多项科学实验，使我国海军力量不断发展壮大．若在某次海上军事演习中，一艘驱逐舰以90km/h 的速度追赶在它前面120km 处正向同方向匀速航行的航空母舰，驱逐舰总共追赶了270km 才赶上，则航空母舰的舰速为多大？
【答案】（1）12
2v v v +=（2）1212
2v v v v ；50km/h
【解析】 【分析】
由速度公式的变形公式求出前一半时间通过的路程和后一半时间通过的路程，然后由平均速度公式求出全程的平均速度；由速度公式的变形公式求出汽车的运动时间，然后由平均速度公式求出全程的平均速度；先根据快艇的速度和行驶距离求出所用时间，用快艇行驶的距离减去快艇和航空母舰原先的距离就等于航空母舰的行驶距离，根据速度公式即可求出． 【详解】
（1）设全程的时间为2t ，前一半时间通过的位移11x v t =， 后一本时间通过的位移：22x v t =， 全程的平均速度：121212222
x x v t v t v v v t t +++=
==； （2）设甲乙两地间的距离是2x ， 则前半段与后半段的位移都是x ，由x
v t
=
得汽车的运动时间：1212x x t t v v ==
，， 总的运动时间：12t t t =+，全程的平均速度：
12
12
1212
222v v x x
v x x t t v v v v '=
==+++； 根据公式s v t
=
，快艇和航空母舰的运动时间为11270390/s km t h v km h =
==； 航空母舰走的距离为2270120150s km km km =-=， 军舰的速度为：2215050/3s km
v km h t h
===． 【点睛】
本题考查了求汽车的平均速度问题，熟练应用平均速度公式及其变形公式即可正确解题，解题时要注意，平均速度是物体的路程与所用时间的比值，求平均速度应先求出路程与所对应的运动时间．
10．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
11．一列长50m 的队伍，以1.8m/s 的速度经过一座全长100m 的桥，当队伍的第一个人踏上桥到队尾最后一人离开桥时，总共需要的时间是多少？ 【答案】83.3s 【解析】
试题分析：从队伍的第一个人踏上桥到队伍最后一个人离开桥，队伍一共行走的路程为
50100150x x x m m m =+=+=队桥
根据速度公式：s v t
=
， 当队伍全部穿过大桥所需要的时间为100x
t s v
==． 答：总共需要的时间是100s ． 考点：匀速直线运动
【名师点睛】本题考查时间的计算，关键是速度公式及其变形的灵活运用，难点在于路程的确定．当队伍全部通过大桥时，队伍经过的距离为队伍的长度与大桥长度之和，行进速度已知，根据速度公式的导出公式求所需的时间．
12．2008年5月12日汶川大地震造成山体滑坡，形成了大量的堰塞湖，由于连日阴天下雨，堰塞湖内积存了大量的湖水，如果不及时泄掉湖水，一旦发生溃坝，就会给灾区带来二次灾难.在一次疏通堰塞湖中，解放军战士移除挡在排水渠中的一块巨石时动用了火箭弹
.已知火箭弹从发射至看到巨石被炸开用时2.5s ，又经过5s 后战士听到爆炸声，若声音在
空气中的传播速度为340/m s ，试估算一下火箭弹的速度为多大． 【答案】680m/s 【解析】 【详解】
它们之间的距离就是声音5s 传播的距离，340/51700s vt m s s m ==⨯=；
根据s v t =
，则火箭弹的速度为1700
680/2.5
v m s =
=； 故本题答案是：680m/s。