高中物理高考物理机械运动及其描述答题技巧及练习题(含答案)

高中物理高考物理机械运动及其描述答题技巧及练习题(含答案)
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．我国ETC联网正式启动运行，ETC是电子不停车收费系统的简称．汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示．假设汽车以v0=15m/s朝收费站正常沿直线行驶，如果过ETC通道，需要在收费线中心线前10m处正好匀减速至v=5m/s，匀速通过中心线后，再匀加速至v0正常行驶；如果过人工收费通道，需要恰好在中心线处匀减速至零，经过20s缴费成功后，再启动汽车匀加速至v0正常行驶．设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为1m/s2，求：
（1）汽车过ETC通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小；
（2）汽车过ETC通道比过人工收费通道节省的时间是多少．
【答案】（1）210m（2）27s
【解析】试题分析：（1）汽车过ETC通道：减速过程有：，解得
加速过程与减速过程位移相等，则有：
解得：
（2）汽车过ETC通道的减速过程有：
得总时间为：
汽车过人工收费通道有：，x2=225m
所以二者的位移差为：△=x2﹣x1=225m﹣210m=15m．（1分）
则有：27s
考点：考查了匀变速直线运动规律的应用
【名师点睛】在分析匀变速直线运动问题时，由于这一块的公式较多，涉及的物理量较多，并且有时候涉及的过程也非常多，所以一定要注意对所研究的过程的运动性质清晰，对给出的物理量所表示的含义明确，然后选择正确的公式分析解题
2．一列队伍长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，（100+1002）m
【解析】
【详解】
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：
21212
100100100
v v v v v
+
-+
＝
整理上式得：v12-2v1v2-v22=0
解得：v1=（2+1）v2；
将上式等号两边同乘总时间t，即v1t=（2+1）v2t
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=（2+1）s2=（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. 3．某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究．他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v—t图象，图象如图所示（除2s~10s时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线）．已知在小车运动的过程中，2s~14s时间段内小车的功率保持不变，在14s末通过遥控使发动机停止工作而让小车自由滑行，小车的质量m=2．0kg ，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变，取g=10m/s2．求：
（1）14s~18s时间段小车的加速度大小a；
（2）小车匀速行驶阶段的功率P ； （3）小车在2s~10s 内位移的大小s 2． 【答案】（1）2．0m/s 2；（2）32W ；（3）52m
【解析】试题分析：（1）在14s —18s 时间段，由图象可得1418
v v a t
-=∆（2分）
代入数据得 a=2．0m/s 2（2分）
（2）在14s —18s ，小车在阻力f 作用下做匀减速运动，则 f =" ma" （1分） 在10s —14s ， 小车作匀速直线运动，牵引力 F =" f" =4．0N （1分） 小车匀速行驶阶段的功率 P=Fv （1分） 代入数据得 P =32W （2分） （3）2s —10s ，根据动能定理得
22
221122
Pt fs mv mv -=
-（2分） 其中 v="8m/s" ，v 2=4m/s 解得 s 2 = 52m （2分） 考点：动能定理、功率
4．汽车在平直的公路上以10/m s 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/m s ，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0105s 2
v t a =
==，则3 s 末汽车还未停下，由速度公式得v 3＝v 0＋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．
5．一物体从O 点出发，沿东偏北30°的方向运动10 m 至A 点，然后又向正南方向运动5 m 至B 点．（sin30°=0.5）
（1）建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹； （2）依据建立的坐标系，分别求出A 、B 两点的坐标
【答案】（1）如图：
；（2）A （53，5）
B （53，0） 【解析】 【分析】 【详解】
（1）以出发点为坐标原点，向东为x 轴正方向，向北为y 轴正方向，建立直角坐标系，如图所示：物体先沿OA 方向运动10m ，后沿AB 方向运动5m ，到达B 点， （2）根据几何关系得：1
sin 301052
A y OA m =⋅︒=⨯
=， 3
cos301053A x OA m =⋅︒=⨯
=， 而AB 的距离恰好为5m ，所以B 点在x 轴上，则A 点的坐标为()
535m m ，
，B 点坐标为()
5
30m ，
．
6．如图所示，一根长0.8 m 的杆，竖直放置，今有一内径略大于杆直径的环，从杆的顶点A 向下滑动，向下为正方向，OB 间的距离为0.2 m ．
(1)取杆的下端O 为坐标原点，图中A 、B 两点的坐标各是多少？环从A 到B 的过程中，位置变化了多少？
(2)取A 端为坐标原点，A 、B 点的坐标又是多少？环从A 到B 的过程中位置变化了多少？ (3)由以上两问可以看出，坐标原点的不同对位置坐标有影响还是对位置变化有影响？ 【答案】(1)－0.8 m －0.2 m 0.6 m (2)0 0.6 m 0.6 m
(3)对位置坐标有影响，对位置变化无影响 【解析】
（1）取下端O 为原点，则A 点坐标为：0.8m -，B 点坐标为0.2m -；
位置变化量为：0.20.80.6AB x m m m ∆=--
-=（）； （2）取A 端为原点，则A 点坐标为0；B 点坐标为：0.80.20.6m m m -=， 坐标的变化量为0.6m ；
（3）由以上结果可知，坐标原点的不同位置对位置变化没有影响；
点睛：根据坐标轴的原点的不同，可以确定物体位置的坐标；再由坐标的变化可确定出位置变化量．
7．一辆汽车沿直线公路以速度v 1行驶了的路程，接着以速度v 2=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v 1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v 1 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.
8．一客车正以20m/s的速度在平直轨道上运行时,发现前面180m处有一货车正以6m/s速度匀速同向行驶,客车立即合上制动器,做匀减速直线运动,需经40s才能停止,求:
(1)客车刹车加速度大小。

(2)问是否发生碰车事故?通过计算加以说明.
【答案】（1）
(2)客车在该段时间内位移:,货车在该段时间内位移:
因为,一定能发生碰车事故.
【解析】
【详解】
(1)客车匀减速的加速度a===-，即客车刹车加速度大小
(2)客车减速至6m/s用的时间由v=v0+at得：t=s=28s
客车在该段时间内的位移x1=t=28m=364m
货车在该段时间内的位移x2=v货t=628m=168m
由于x1=364m x2+180m=348m，所以一定能发生碰车事故。

9．每天,当太阳从非洲大陆的地平线上升起时,整个草原又渐渐呈现出一片勃勃生机:游弋、觅食、猎杀、逃避……生的希望总是在死的阴霾下升起,任时光流转、周而复始。

如图所示,猎豹追捕猎物时,在起跑之后3 s就能达到100 km/h的速度,只不过猎豹的耐力有限,以最高速度只能维持100 m的路程。

试求:
(1)猎豹起跑之后加速过程中的平均加速度有多大;
(2)猎豹以最高速度跑完100 m的路程所用的时间。

【答案】（1）（2）3.6s
【解析】
【详解】
由题意可知，则可知猎豹起跑之后加速过程中的平均加速度的大小
为
(2)猎豹以最高速度跑完100m 的路程所用的时间为：
故本题答案是：（1） （2）3.6s
【点睛】
利用加速度的概念可以求出加速度的值，再利用匀速运动的特征可以求出猎豹匀速运动中的时间。

10．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：121212
222
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：1212
x 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．
11．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
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： 0106
22
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2
2m
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．。