高考物理机械运动及其描述题20套(带答案)

高考物理机械运动及其描述题20套(带答案)
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．做变速直线运动的物体，若前一半时间的平均速度是14/v m s =，后一半时间的平均速度是28/v m s =，则全程的平均速度是多少？若全程的平均速度' 3.75/v m s =，前一半位移的平均速度1'3/v m s =，求这个物体后一半位移的平均速度是多少？
【答案】6m/s ，5m/s
【解析】
【详解】
（1）令全程时间为2t ，则根据平均速度关系有全程位移为12s v t v t =+ 全程的平均速度121248 ./6/2222
v t v t v v s v m s m s t t +++===== （2）令全程位移为2s ，则根据平均速度关系有全程通过的时间12s s t v v =
+ 所以全程的平均速度 12
1212
222 v v s s v s s t v v v v ⋅===++ 代入数据：22
233.753v v ⨯⨯+＝
解得：2v ＝5m /s 点睛：解决本题的关键是根据给出的平均速度分别求出全程运动的位移和时间表达式，再根据平均速度公式求解．掌握规律是正确解题的关键．
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：v 1=
+1）v 2；
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.
3．一列士兵的队伍长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
4．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
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2202
020m /s 2000?m /s '110v 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．
6．一个篮球从高h 1＝3.05 m 的篮筐上由静止开始下落，经t 1＝1.95 s 落到水平地面上，速度v 1＝19.1 m/s ，然后以v 2＝－4.9 m/s 反弹，经t 2＝0.5 s 达到最高点，h 2＝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．
7．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．
8．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
9．足球运动员在罚点球时，球获得25/m s 的速度并做匀速直线运动，设脚与球作用时间为0.1s ，球又在空中飞行0.4s 后被守门员挡出，守门员双手与球接触时间为0.1s ，且球被挡出后以10/m s 沿原路返弹，求：
()1罚球瞬间，球的加速度多大？
()2接球瞬间，球的加速度多大？
【答案】(1) 250m/s 2；(2) 350m/s 2．
【解析】
【详解】
（1）由加速度公式，v a t
=V V 得：设定初速度的方向为正方向， 罚球瞬间，球的加速度为：21250250/0.1v a m s t -=
==V V
（2）守门员挡球瞬间，球的加速度为：221025350/0.1
v a m s t --=
==-V V ． 负号表示加速度方向与初速度方向相反．
【点睛】 本题属于加速度定义式的运用，很多同学，不注意速度的方向，属于易错题．速度与加速度均是矢量，速度变化的方向决定了加速度的方向，却与速度方向无关．
10．2018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 。

11．一物体做匀减速直线运动，在某段时间T 内的平均速度的大小为v ，紧接着在接下来的相等的时间T 内的平均速度的大小为kv （k ＜1），此时，物体仍然在运动．求
(1)物体的加速度为多大？
(2)再经过多少位移物体速度刚好减为零？
【答案】(1)(1)k v a T -= (2)2(31)8(1)k vT x k -=- 【解析】
【详解】
(1)匀变速直线运动中，某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度
有：1v v =，2v kv =
由加速度定义得：21(1)v v k v a T T --=
= 得加速度大小为(1)k v T
- (2)第二段T 时间的末速度为：31=22T k v kv a v -'=+⋅
所求位移：2220(31)28(1)
v k vT x a k -'-==-
12．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。