(物理) 高考物理机械运动及其描述试题(有答案和解析)

（物理） 高考物理机械运动及其描述试题(有答案和解析)
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．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）()2
2s 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22()s a b c =++；
答： ()1小虫的位移大小为222
a b c ++； ()2小虫的最小路程为22()a b c ++．
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．
2．一列士兵的队伍长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：=+，整理上式得：6v 12-5v 1v 2-
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
3．如图，光滑的水平面上放置质量均为m=2kg的甲、乙两辆小车，两车之间通过一感应开关相连（当滑块滑过感应开关时，两车自动分离）．甲车上带有一半径R=1m的1/4光滑的圆弧轨道，其下端切线水平并与乙车上表面平滑对接，乙车上表面水平，动摩擦因数
μ=，其上有一右端与车相连的轻弹簧，一质量为m0=1kg的小滑块P（可看做质点）从圆
弧顶端A点由静止释放，经过乙车左端点B后将弹簧压缩到乙车上的C点，此时弹簧最短（弹簧始终在弹性限度内），之后弹簧将滑块P弹回，已知B、C间的长度为L=1．5m，求：
（1）滑块P滑上乙车前瞬间甲车的速度v的大小；
（2）弹簧的最大弹性势能E Pm；
（3）计算说明滑块最终能否从乙车左端滑出，若能滑出，则求出滑出时滑块的速度大小；若不能滑出，则求出滑块停在车上的位置距C点的距离．
【答案】（1）1m/s（2）10
3
J（3）不能滑出，1m
【解析】
试题分析：（1）滑块下滑过程中水平方向动量守恒，机械能守恒：
解得：，
（2）滑块滑上乙车后，由动量守恒定律得：
由能量守恒定律有：
解得：
（3）设滑块没有滑出，共同速度为，由动量守恒可知 由能量守恒定律有：
解得：＜L ，所以不能滑出，停在车上的位置距C 点的距离为1m ．
考点：动量守恒定律；能量守恒定律
【名师点睛】此题考查了动量守恒定律及能量守恒定律的应用；正确分析物体的运动过程，把握每个过程所遵守的物理规律是解题的关键，也是应培养的基本能力．本题解题务必要注意速度的方向．
4．某质点从x 、y 直角坐标系的原点出发，在第1s 内向x 正方向运动6m ，在第2s 内向y 正方向运动8m ．求：
（1）质点在这2s 内的位移大小和方向；
（2）质点在这2s 内的平均速度大小．
【答案】（1）质点在这2s 内的位移大小为10m 和方向与x 轴正方向成53°；
（2）质点在这2s 内的平均速度大小为5m/s ．
【解析】
试题分析：（1）位移是矢量，是由起点指向终点的有向线段，位移与物体运动路径无关 （2）平均速度为位移与时间的比值
解：（1）位移大小为两点的连线，即为x=
方向为
，θ=53°，与x 轴正方向的夹角为53° （2）平均速度为v=
答：（1）质点在这2s 内的位移大小为10m 和方向与x 轴正方向成53°；
（2）质点在这2s 内的平均速度大小为5m/s ．
【点评】解题关键是掌握位移是矢量，大小与始末位置有关，与路径无关；平均速度为位移与时间的比值
5．计算物体在下列时间段内的加速度：
（1）以60m/s 的速度运动的汽车，从某时刻开始刹车，经12s 停下
（2）一辆汽车从车站出发作匀加速直线运动经10s 速度达72km/h ．
【答案】（1）-5 m/s 2（2）2 m/s 2
【解析】
(1)汽车刹车,根据速度时间公式可知：22010060m/s 5m/s 12
v a t --===- 负号表示加速度的方向与初速度的方向相反
(2)汽车匀加速直线运动，72km/h 10m/s v ==
根据速度时间公式可知：2202100m/s 2m/s 10
v v a t --==''= 【点睛】解决本题的关键掌握匀变速直线运动的速度-时间公式0v v at =+，并能灵活运用．
6．一个质点以某一恒定加速度沿直线从A 点加速运动到B 点,在A 点时速度为3 m/s,到B 点时速度变为12 m/s,此过程历时6 s;到B 点后又以另一恒定加速度沿直线减速运动到C 点并停下来,此过程历时6 s .求:
(1)从A 点到B 点过程中加速度的大小;
(2)从B 点到C 点过程中的加速度.
【答案】（1）21.5/m s （2）22/m s 方向由C 到B
【解析】
试题分析：根据加速度定义式求出A 到B 和B 到C 点过程中的加速度．
（1）根据加速度定义式可得A 到B 过程中的加速度为：
22123/ 1.5/6
v a m s m s t ∆-===∆，方向与初速度方向一致． （2）根据加速度定义式可得B 到C 过程中的加速度为：
22012/2/6
v a m s m s t ∆-=
==-∆，方向与初速度方向相反． 点睛：本题主要考查了加速度的基本计算，属于基础题．
7．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
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
2232 1.7810m/s 36.63m/s 4.8610
x 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．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.他立即在船舱板上作记号，对他的船友说：“这是我的剑掉落的地方.“到了河岸，船停了，他就在画记号的地方下水找剑.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．
10．甲、乙两辆汽车相距600m ，并分别以10m/s 和20m/s 的速度在一条平直公路上相向行 驶，在两汽车间有一只小鸟以20m/s 的速率往返飞翔，这只小鸟从汽车甲前端开始，飞向汽车乙，遇到汽车乙前端时又立即掉头飞向汽车甲，如此往返飞行，直到两汽车相遇，求：
(1)这只小鸟飞行的路程；
(2)这只小鸟飞行的平均速度．
【答案】(1)400m (2)10m/s
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设两车相距600m d =，110m/s v =，220m/s v =，相遇时间为t ，则两车相距为：
12d t v t v =+
这只小鸟飞行的路程为：
3s t v =
联立，代入数据可以得到：
400m s =；
（2）小鸟飞行的位移等于甲车前进的位移，即：
1x v t =
则小鸟飞行的平均速度为：
'x t v =
代入数据整理可以得到： '
10m/s v =．
11．如图所示为A 、B 、C 三列火车在一个车站的情景，A 车上的乘客看到B 车向东运动，B 车上的乘客看到C 车和站台都向东运动，C 车上的乘客看到A 车向西运动．站台上的人看A 、B 、C 三列火车各向什么方向运动？
【答案】A 车向西运动；B 车向西运动；C 车可能静止，可能向东运动，也可能向西运动但速度比A 、B 的速度都小
【解析】
由B 车上的乘客看到站台向东运动，可判断B 车向西运动；由A 车上的乘客看到B 车向东运动，说明A 车也向西运动且速度大于B 车速度；C 车上的乘客看到A 车向西运动，则C 车有三种运动情况，C 车可能静止，可能向东运动，也可能向西运动但速度比A 、B 的速度都小．
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： 010622
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22m 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．。