高考物理机械运动及其描述解题技巧和训练方法及练习题(含答案)及解析

高考物理机械运动及其描述解题技巧和训练方法及练习题(含答案)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，在运动场的一条直线跑道上，每隔5 m 远放置一个空瓶，运动员在进行折返跑训练时，从中间某一瓶子处出发，跑向出发点右侧最近的空瓶，将其扳倒后返回并扳倒出发点处的瓶子，之后再反向跑回并扳倒前面最近处的瓶子，这样，每扳倒一个瓶子后跑动方向就反方向改变一次，当他扳倒第6个空瓶时，他跑过的路程是多大？位移是多大？在这段时间内，人一共几次经过出发点?
【答案】80 m ；10 m ；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,扳倒空瓶后再跑向位置b,依次进行下去,当他扳倒第6个空瓶时应在位置d 处,因此可求出运动员跑过的总路程和位移.
由以上分析得 路程s 0=2s 1+s 2+s 3+s 4+s 5
="(2×5+10+15+20+25)" m=80 m
位移大小s=Od =10 m
往返过程中共经过出发点O 处4次(不包括从出发点开始时).
3．如图所示，实心长方体木块''''ABCD ABCD -的长、宽、高分别为a 、b 、c ，且.a b c >>有一小虫自A 点运动到'C 点，求：
()1小虫的位移大小；
()2小虫的最小路程．
【答案】（1）222x a b c ++（2）()22s a b c =++ 【解析】()1质点从A 运动到'C 的位移大小等于A 、'C 连线的长度，为2
2222''x AC AC CC a b c ==+=++ ()2由于a b c >>，所以将矩形''BCC B 转至与前表面在同一平面，A 、'C 连线的长度为从A 运动到'C 的最短路程，
即s =；
答： ()1
()2
点睛：位移的大小等于首末位置的距离，路程等于运动轨迹的长度，当两点之间沿直线距离最短，路程最短．在计算位移时，注意将立体转成平面后再计算.这种解题的思维方法，在以后的题目中用得不多，但将立体图形展开求解最短路程的方法却可以开拓视野，提高能力．
4．一列队伍长100m ，正以某一恒定的速度前进． 因有紧急情况通知排头战士，通讯员跑步从队尾赶到队头，又从队头跑至队队尾，在这一过程中队伍前进了100m ．设通讯员速率恒定，战士在队头耽搁的时间不计，求他往返过程中跑过的位移和路程的大小．（学有余力的同学可以挑战路程的计算）
【答案】100m ，（
）m
【解析】
【详解】
设通讯员的速度为v 1，队伍的速度为v 2，通讯员从队尾到队头的时间为t 1，从队头到队尾的时间为t 2，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=t 1+t 2，即：21212
100
100100 v v v v v +-+＝ 整理上式得：v 12-2v 1v 2-v 22=0
解得：v 1=
+1）v 2；
将上式等号两边同乘总时间t ，即v 1t=
+1）v 2t
v 1t 即为通讯员走过的路程s 1，v 2t 即为队伍前进距离s 2，则有
s 1=
+1）s 2=
+1）100m ．
通讯员从队尾出发最后又回到队尾，所以通讯员的位移大小等于队伍前进的距离，即为100m.
【点睛】
本题考查路程的计算，关键是计算向前的距离和向后的距离，难点是知道向前的时候人和队伍前进方向相同，向后的时候人和队伍前进方向相反，解决此类问题常常用到相对运动的知识，而位移是指从初位置到末位置的有向线段，位移的大小只与初末的位置有关.
5．设质量为m 的子弹以初速度V 0射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d ．
求①木块最终速度的大小
②产生的热能
③平均阻力的大小 【答案】①0mv v M m =+共②2
02()Mmv Q M m =+③2
02()Mmv f M m d =+ 【解析】
试题分析：①子弹射入木块的过程中系统动量守恒：mv 0=（M+m ）v 共
解得：0mv v M m
=+共 ②据能量守恒定律：22011()22
mv M m v Q =++共 解得：2
02()
Mmv Q M m =+ ③设平均阻力大小为f 据能量守恒定律：fd=Q
则 2
02()Mmv f M m d
=+ 考点：动量守恒定律；能量守恒定律
【名师点睛】此题是动量守恒定律及能量守恒定律的应用问题；关键是能正确选择研究系统及研究过程，根据动量守恒定律及能量关系列方程求解。

6．（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．
7．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
8．一辆汽车以72 km/h 的速度在平直公路上行驶，司机突然发现前方公路上有一只小鹿，于是立即刹车，汽车在4 s 内停了下来，使小动物免受伤害．假设汽车刹车过程中做匀减速直线运动，试求汽车刹车过程中的加速度．
【答案】5 m/s 2，方向与运动方向相反
【解析】
【详解】
刹车过程中，汽车的初速度v 0 = 72 km/h =20 m/s ，末速度v = 0，运动时间t = 4 s ．根据加速度的定义式，得刹车过程中的加速度
220020 m/s 5m/s 4
v v a t ===--- 汽车刹车加速度大小为5m/s 2，方向与初速度方向相反
9．如图所示表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆．讨论并回答下列几个问题。

（1）教练针对训练录像纠正运动员的错误动作时，能否将运动员看成质点？
（2）分析运动员的助跑速度时，能否将其看成质点？
（3）测量其所跳高度时，能否看成质点
【答案】（1）不能（2）能（3）能
【解析】
【详解】
（1）不能，纠正动作不能忽略运动员的形状大小和形状，因此不能看成质点
（2）能，分析运动员的助跑速度时，运动员的大小和形状对分析问题影响很小，可以看成质点
（3）能，分析运动员的所跳高度时，可以忽略运动员的大小和形状，可以看成质点
.他立即10．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
.“到了河岸，船停了，他就在在船舱板上作记号，对他的船友说：“这是我的剑掉落的地方
.这则寓言不但有讽刺意义，而且还包含一定的物理含义，从物理学画记号的地方下水找剑
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．
11．2018年10月11日俄美两国宇航员搭乘“联盟”MS﹣10飞船前往国际空间站，在火箭发射升空位于万米高空时，突然出现严重故障。

火箭出现故障后，系统逃生机制自动启动。

在紧急逃生机制启动后，宇航员所在的载员舱立刻和火箭上面级脱离，坠入大气层。

逃逸系统激活后，飞船在大约50千米高度与火箭分离，最后在地表成功着陆，这是人类历
史上首次成功的整流罩逃逸。

某校STEM 空间技术研究小组对信息收集整理后，对整流罩逃逸下落的最后阶段简化如下：返回舱沿竖直方向下落，某时刻打开主伞，产生3.6⨯104N 的阻力，使返回舱经过36s 速度由80m/s 匀减速至8m/s ，此后匀速下落，当返回舱下落到离地高度1m 时，反冲发动机点火，产生向上的1.2⨯105N 的恒定推力（此时主伞失效，空气阻力不计），最终返回舱以低速成功着落，g 取10m/s 2。

（1）求打开主伞匀减速阶段的加速度大小；
（2）求返回舱的质量；
（3）求返回舱最终的着陆速度。

【答案】（1）2m/s 2（2）3000kg （3）2m/s
【解析】
【详解】
（1）打开主伞匀减速阶段，v 0=80m/s ，v 1=8m/s ，t =36s ，根据速度时间公式，有：v 1=v 0-a 1t ，打开主伞匀减速阶段的加速度大小：a 1=01v v t -=80836
-m/s 2=2m/s 2。

（2）打开主伞匀减速阶段，根据牛顿第二定律，有：F f -mg =ma 1，解得返回舱的质量为：m =3000kg 。

（3）返回舱在着陆过程中，根据牛顿第二定律，有：F -mg =ma 2，得：a 2=30m/s 2，速度从8m/s 减小着地过程中，根据速度位移公式，有：v 22-v 12=-2a 2h ，得返回舱最终的着陆速度：v 2=2m/s 。

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1700680/2.5
v m s ==； 故本题答案是：680m/s。