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)及解析

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)及解析
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v1，队伍全长为L．一个通讯兵从队尾以速度v2(v2>v1)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)
2
2
22 21 2v L
v v
-
(2) 12
22
21
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v2-v1；在从队前返回队尾的过程中，通讯兵相对于队伍的速度为v2+v1．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t1、t2，则有：1
21
L
t
v v
=
-
，2
12
L
t
v v
=
+
通讯兵通过的路程为两段路程的和，即有：s′=v2t1+v2t2
将上面的关系式代入得：
2
2
222
211221
2v 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：
12
122
211221
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．足球运动员在罚点球时，球由静止被踢出时的速度为30m/s，在空中运动可看做匀速直线运动，设脚与球作用时间为0．15s，球又在空中飞行11m后被守门员挡出，守门员双手与球接触时间为0．2s，且球被挡出后以10m/s的速度沿原路反弹，设足球与脚或守门员的手接触的时间内加速度恒定，求：
（1）脚与球作用的时间内，球的加速度的大小；
（2）球在空中飞行11m的过程中所用的时间；
（3）守门员挡球的时间内，球的加速度的大小和方向
【答案】（1）200m/s2（2）0．37s（3）-200m/s2；方向与球踢出后的运动方向相反
【解析】
试题分析：假设球被踢出时速度方向为正；（1）；
（2）
；
（3），方向与球踢出后的运动方向相反
考点：加速度
【名师点睛】解决本题的关键掌握加速度的定义式，注意公式的矢量性，当速度的方向与正方向相同，取正值，当速度方向与正方向相反，取负值。

3．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】①0
mv v M m
=+共②202()Mmv Q M m =+③202()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：0
mv v M m
=
+共 ②据能量守恒定律：
22011()22
mv M m v Q =++共 解得：20
2()
Mmv Q M m =+
③设平均阻力大小为f 据能量守恒定律：fd=Q
则 20
2()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。

4．计算下列物体的加速度：（以初速度方向为正方向）
（1）一辆汽车以72km/h 的速度匀速运动，紧急刹车后经2s 停下来.
（2）高速列车过桥后沿平直铁路匀加速行驶，经100s 速度从36km/h增大到180km/h.（3）沿光滑水平地面以10m/s的速度运动的小球，撞墙后以8m/s的速度反弹，与墙壁接触时间为0.1s.
【答案】（1）（2）（3）
【解析】
【分析】
根据加速度的定义式，结合初末速度和时间求出加速度；
【详解】
（1）规定初速度的方向为正方向，，则汽车的加速度为：
；
（2）规定初速度的方向为正方向，，，则列车的加速
度为：；
（3）规定初速度的方向为正方向，则小球的加速度为：。

【点睛】
解决本题的关键掌握加速度的定义式，注意的矢量性。

5．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
6．如图是一种运动传感器测小车速度的原理图，这个系统由A 、B 两个小盒组成，A 盒装有
红外线发射器和超声波发射器，B 盒装有红外线接收器和超声波接收器．A 盒固定在向右运动的小车上，B 盒固定在滑轨上．测量时A 向B 同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，B 盒接收到红外线脉冲时，开始计时，接收到超声波脉冲时停止计时，若两者的时间差为t 1，空气中的声速为v 0．（红外线的传播时间可以忽略）求：
（1）A 与B 之间的距离为多少？
（2）经过短暂的Δt 时间后，进行第二次测量，此次的时间差为t 2，则小车向右运动的速度为多少？
【答案】（1）101x v t = （2）021()
v t t v t
-=∆ 【解析】 【分析】 【详解】
（1）A 、B 间的距离为101x v t =
（2）同理可知：进行第二次测量时，A 、B 间的距离为202x v t = 根据速度的定义可得：小车运动的平均速度为21
-=∆x x v t
解得： 021()
v t t v t
-=
∆ 因为Δt 很短，所以小车的速度为 021()
v t t v t
-=
∆
7．为测滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm 的遮光板，滑块匀加速先后通过两个光电门，遮光时间分别为10.30t s ∆=，20.10t s ∆=，滑块经两光电门的时间间隔为
2.0t s ∆=．求：
（1）滑块的加速度多大？ （2）两光电门间距离为多少？ 【答案】(1) 20.1/m s (2) 0.4m 【解析】 【分析】
【详解】
（1）根据题意，遮光板通过单个光电门的短暂时间里视滑块为匀速运动，则 遮光板通过第一个光电门的速度：v 1=d/△t 1 遮光板通过第二个光电门的速度：v 2=d/△t 2 故滑块的加速度a =△v/△t =0.1m /s 2 （2）滑块在两光电门间的平均速度：120.100.30
0.20/22
v v v m s ++=
== 两光电门间距离：0.2020.40x vt m ==⨯=．
8．按照规定，汽车应慢速通过隧道．某汽车在过隧道前将速度从25m/s 减小到10 m/s ，然后匀速通过100 m 长的隧道，整个过程总共用了15 s 时间．求汽车减速时的加速度． 【答案】－3 m/s 2 【解析】
汽车匀速通过隧道用时11
10x
t s v =
=， 由题意知减速时间15t t t s =-=总， 故减速时的加速度()1023/v v a m s t
-==-，即减速时的加速度大小为3 m/s 2，方向与初速
度方向相反
9．一质点沿x 轴的正方向运动，各个时刻的位置坐标如下表：
求：
()1根据表中数据画出x t - 图象； ()2质点在0.06s 末的瞬时速度； ()3质点在00.16s -内的平均速度．
【答案】（1）（2）0（3）
9
m/s 8
【解析】 【分析】 【详解】
（1）把表中数据描到坐标系中并连线，如图所示
（2）由于物体沿X 轴正方向运动，在0.06s 到0.10s 位于x 轴上同一位置， 0v = （3）由 x
v t
=
； 018t x x x cm =-=； 质点在00.16s -内的平均速度 9
/8
v m s =
故本题答案是：（1）（2）0（3）
9
m/s 8
【点睛】
准确的描点连线，并从图像上找到需要的物理量即可．
10．如图中的三条直线描述了a 、b 、c 三个物体的运动．通过目测，判断哪个物体的加速
度最大，并说出根据，然后根据图中的数据计算它们的加速度大小，并说明加速度的方向．
【答案】a 物体加速度最大，因为斜率最大．a a =0.625 m/s 2，a b =0.083 m/s 2，a c =－0.25 m/s 2，a a 、a b 与速度方向相同，a c 与速度方向相反 【解析】 【详解】
a 的斜率最大，加速度最大．由图象的数据可得到：
222.50
/0.625/62a a m s m s -=
=-，222.52/0.083/60b a m s m s -==-，2202/0.25/8
c a m s m s -==-.
a b a a 、与速度方向相同，c a 与速度方向相反．
11．甲骑车以10千米每小时由西向东做匀速直线运动，同时乙也骑车以相同的速度在另一地点从北向南做匀速直线运动，已知甲在上午九点整恰好通过交叉路口O 点后继续前行，此时乙距离O 点还有半小时的路程，问在甲、乙的运动过程中什么时刻相距最近且最近的距离为多少千米？
【答案】上午九点十五分甲、乙相距最近，最近距离为52
2
km. 【解析】 【分析】 【详解】
依题意知，当甲经过O 点时,乙离O 点还有半个小时的路程即5千米远，此后，他们之间的距离将继续减小,过了某个时刻后又增大；以甲过O 点时刻为计时起点，则经过时间t 有x = 10t (km)及y =5- 10t ( km)；根据勾股定理可知，甲和乙之间的距离s 22x y +；代入后可得222(10)(510)5841s t t t t =+-=-+41
15min 284
t h -=-==⨯时s 最小，（即此时为上午九点十五分），距离的最小值为min 52
km 2
s =
.
12．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．。