高中物理机械运动及其描述题20套(带答案)及解析

高中物理机械运动及其描述题20套(带答案)及解析
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．某十字路口的监控录像显示，一辆汽车在马路上行驶，t ＝0时，汽车在十字路口中心的左侧20m 处；过了2s ，汽车正好到达十字路口的中心；再过3s ，汽车行驶到了十字路口中心右侧30m 处．如果把这条马路抽象为一条坐标轴x ，十字路口中心定为坐标轴的原点，向右为x 轴的正方向．
（1）试将汽车在三个观测时刻的位置坐标填入表中. 观测
时刻
t ＝0时 过2s 再过3s 位置
坐标 x 1＝ x 2＝ x 3＝
（2）说出前2s 内、后3s 内汽车的位移分别为多少？这5s 内的位移又是多少？
【答案】（1）－20m ；0；30m （2）20m ；30m ；50m
【解析】
【详解】
（1）把马路抽象为坐标轴，因为向右为x 轴的正方向．所以，在坐标轴上原点左侧的点的坐标为负值，原点右侧的点的坐标为正值，即12320m 030m x x x =-==，，；
（2）前2s 内的位移()121020m 20m x x x ∆=-=--=；
后3s 内的位移23230m 030m x x x ∆=-=-=；
这5s 内的位移()3130m 20m 50m x x x ∆=-=--=；
上述位移Δx 1、Δx 2和Δx 都是矢量，大小分别为20m 、30m 和50m ，方向都向右，即与x 轴正方向相同．
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15/15/1OA v km h km h =
= CD 段的速度为030/1
30/CD v km h km h -==- （2）由图可知，前三小时内的位移为30km ，所以平均速率130 10/3x v km h t ∆===∆ 4小时内的位移为0，所以4小时内的平均速度为0
3．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。

4．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
222020.28s r r cm m =+=≈
位移方向从A 点指向B 点； (2) 平均速度：21020.14x r 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．
5．有些国家的交通管理部门为了交通安全，特别制定了死亡加速度为
()
250010/g g m s =，以警醒世人，意思是如果行车加速度超过此值，将有生命危险，那么大的加速度，一般情况下车辆是达不到的，但如果发生交通事故时，将会达到这一数值.试问： ()1一辆以72/km h 的速度行驶的汽车在一次事故中撞向停在路上的大货车上，设大货车没有被撞动，汽车与大货车的碰撞时间为32.010s -⨯，汽车驾驶员是否有生命危险？
()2若汽车内装有安全气囊，缓冲时间为2110s -⨯，汽车驾驶员是否有生命危险？
【答案】（1）有生命危险 （2）无生命危险
【解析】
试题分析：选汽车运动的方向为正方向
(1)汽车的加速度：24203020m /s 10m /s 2.010v a t ---=⨯＝
＝－ 因加速度大小为4210m /s 500g >，
所以驾驶员有生命危险
(2)在装有气囊的情况下
汽车的加速度2202020m /s 2000?m /s '110
v a t ＝＝－---'=⨯ 因加速度大小为22000m /s 500g <
所以驾驶员无生命危险
考点：匀变速直线运动速度与时间的关系
点评：速度变化相同，安全气囊可以延长碰撞时间，从而可以减小碰撞是的加速度．
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 =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.
7．一篮球从高h 1=3.05m 高处由静止开始下落，经t 1=1s 落到地面速度为v 1=9m/s ，篮球与地面碰撞的时间为Δt=0.2s ，然后以v 2=-5m/s 速度反弹，经t 2=0.5s 达到最高点h 2=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/m s 方向为竖直向下
（2）270/m s 方向竖直向上
（3）1/m s 方向为竖直向下
【解析】
【分析】 根据平均速度公式可知x v t =，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：111 3.05/ 3.05/1
h v m s m s t ===，方向为竖直向下； （2）以初速度1v 为正方向，即19/v m s =，25/v m s =-，0.2t s ∆=
根据加速度定义式可以得到：2215/9/70/0.2v v v m s m s a m s t t s
-∆--====-∆∆，即加速度大小为270/m s ，方向竖直向上；
（3）根据平均速度公式可知全程平均速度为：
12212 3.05 1.351/+10.20.5h h m m v m s t t t s s s
--===∆+++，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．
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/s 2，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．如图所示，一辆轿车从超市出发，向东行驶了300m到达电影院，继续行驶了150m到达度假村，又向西行驶了950m到达博物馆，最后回到超市，全程用时70s。

以超市所在的位置为原点，以向东的方向为正方向，用1个单位长度表示100m，试求：
（1）在直线坐标系上表示出超市、电影院、度假村和博物馆的位置。

（2）轿车从电影院经度假村到博物馆的位移与路程分别为多少？
（3）全程的平均速率和平均速度的大小分别是多少？
【答案】（1）
（2）位移为800m，方向向西；路程为1100 m。

（3）平均速率和平均速度的大小分别为20 m/s，7.1 m/s。

【解析】
【详解】
（1）以超市所在的位置为原点，以向东的方向为正方向，则电影院的坐标为300 m，度假村的坐标为450 m，博物馆的坐标为450m950m500m
-=-，位置如图所示：
（2）轿车从电影院经度假村到博物馆的过程中位移
500m300m800m
x'=--=-，（负号表示方向向西)
轿车从电影院经度假村到博物馆的过程中路程
150m950m1100m
s'=+=。

（3）全程的总路程
300m150m+9501400m
s=+=
平均速率，
1
1400
=m/s20m/s
70
s
v
t
==；全程的总位移500m
x=-；故平均速度:
2
500
=m/s7.1m/s
70
x
v
t
-
==-
负号说明平均速度的方向向西。

10．2012年8月25日，在伦敦奥运会女排小组赛中中国队以3∶2击败韩国队，夺得小组
赛亚军．中国队与韩国队交锋时，假如从韩国队飞来的排球具有水平方向上的20 m /s 的速度，被击后球以原速率水平返回，球与王一梅的手接触时间为0.2 s ，设0.2 s 内排球的速度均匀变化，求排球被击打过程中的加速度．
【答案】2200/m s ，其方向沿球返回的方向
【解析】
【分析】
【详解】
以飞来的方向为正方向，则初速度v 0=20m/s ，末速度v=-20m/s ，
根据加速度的定义得 球的加速度2220202000.2
m m a s s --==- 负号表示加速度方向与飞来的方向相反即其方向沿球返回的方向．
11．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 ==⨯ 20.090.01/0.40/20.1v 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。

12．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。