高考物理机械运动及其描述解题技巧讲解及练习题(含答案)

高考物理机械运动及其描述解题技巧讲解及练习题(含答案)
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．一支队伍沿平直的公路匀速前进，其速度的大小为v 1，队伍全长为L ．一个通讯兵从队尾以速度v 2(v 2>v 1)赶到队前然后立即原速返回队尾，求这个过程中通信兵通过的路程和位移．
【答案】(1)2222212v L v v - (2) 122221
2v v L v v - 【解析】
【详解】
本题如果以地面为参考系分析较为复杂，可以以行进的队伍为参考系．在通讯兵从队尾向队前前进的过程中，通讯兵相对于队伍的速度为v 2-v 1；在从队前返回队尾的过程中，通讯兵相对于队伍的速度为v 2+v 1．通讯兵两次相对于队伍的位移均为L ，设运动的时间分别为t 1、t 2，则有：121L t v v =-，212
L t v v =+ 通讯兵通过的路程为两段路程的和，即有：s′=v 2t 1+v 2t 2 将上面的关系式代入得：22222
2112212v L L L s v v v v v v v '=+=-+-（）； 整个过程中，通讯兵通过的位移大小等于队伍前进的距离，即有：
12122211221
2v v L L L s v v v v v v v =+=-+-（） ； 【点睛】
本题考查位移和路程的计算，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．
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 ，（
）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：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．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。

4．一个篮球从高h1＝3.05 m的篮筐上由静止开始下落，经t1＝1.95 s落到水平地面上，速度v1＝19.1 m/s，然后以v2＝－4.9 m/s反弹，经t2＝0.5 s达到最高点，h2＝1.23 m．已知篮球与地面碰撞的时间为0.3 s，求：
(1)篮球与地面碰撞过程的加速度大小和方向；
(2)篮球从空中下落过程的平均速度的大小；
(3)篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度的大小．
【答案】(1)80 m/s 2，方向竖直向上 (2)1.56 m/s (3)0.66 m/s
【解析】
（2）取向下为正方向，则与地面碰撞过程中
2221 4.919.1/80/0.3v v a m s m s t ---'===-，方向竖直向上； （3）下落过程的平均速度 3.05
/ 1.56/1.95x v m s m s t ===； （4）全程的位移' 3.05 1.23 1.82x m m m =-=；
全程的时间' 1.950.50.3 2.75t s s s s =++=；
则平均速度'' 1.82/0.66/2.75
x v m s m s t '===； 点睛：本题考查加速度及平均速度公式，要注意正方向的选择，同时要注意平均速度为位移与时间的比值．
5．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．
6．一辆汽车沿直线公路以速度v1行驶了的路程，接着以速度v2=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v1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v1
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.
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=t1+t2+t3=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
40
4m/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．如表所示是京九铁路北京西至深圳某一车次运行的时刻表，设火车在每个车站都能准点到达，准点开出．（下列所求速度单位均用：m/s ）
（1）T107次列车由北京西站开出直至到达聊城站，运行的平均速度是多少？
（2）T107次列车由聊城站开出直至到达菏泽站，运行的平均速度是多少？
（3）T108次列车在9时30分的瞬时速度是多少？
【答案】(1)24.9/m s （2）36.63/m s （3）瞬时速度为0
【解析】
【详解】
(1)由列车时刻表可得：x 1=350km=3.5×105m
t 1=234min=1.404×104s
则:5
1141 3.510m/s 24.9m/s 1.40410
x v t ⨯===⨯ (2)由列车时刻表可得：x 2=178km=1.78×105m
t 2=81min=4.86×103s
则:5
223
2 1.7810m/s 36.63m/s 4.8610x v t ⨯===⨯ (3)由列车时刻表可以看出：列车9：28到达聊城站，9：36从聊城站开出，所以9：30列车停在聊城站，瞬时速度为0．
【点睛】
解决本题的关键掌握平均速度的求法，注意该题中的平均速度实际上等于平均速率的大小，根据路程与时间的比值
9．一质点向某一方向做直线运动，位移的前
13匀速运动的速度为v 1，位移的后23
匀速运动的速度为v 2，则
（1）通过这前后两段所用时间之比为多少？
（2）整段运动过程中的平均速度大小为多少？ 【答案】（1）212v v （2）1212
32v v v v +
【详解】
（1）前一段时间为t 1＝113x v ，后一段时间为t 2＝2
23x v ，
所以两段所用时间之比为21
2v
v （2）整段过程中的平均速度为12v t x t =
+，联立得121232v v v v v =+.
10．计算下列物体的加速度：
(1)在高速公路上汽车做匀加速运动,经2min 速度从36 km/h.提高到144 km/h..
(2)沿光滑水平地面以12m/s 运动的小球,撞墙后以8m/s 速度大小反弹回来,与墙壁接触时间为0.2s.
【答案】0.25 m
; 100 m , 方向与原运动方向相反
【解析】
【详解】
（1）36km/h=10m/s ，144km/h=40m/s ，根据加速度的定义式
（2）根据加速度的定义式
，负号表示方向与原速度方向相反．
【点睛】
解决本题的关键知道速度方向可能与初速度方向相同，可能与初速度方向相反，以及掌握加速度的定义式．
11．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
【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。

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。