高中物理机械运动及其描述技巧 阅读训练策略及练习题(含答案)及解析

高中物理机械运动及其描述技巧阅读训练策略及练习题(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
1．两年以来，物理组的最高领导一直在考驾照，今天又和前(N+8)次一样，早早地来到客运站，思考到达考点的三种途径．第一种是乘普客汽车国道到达；第二种方法是乘快客汽车经高速公路到达；第三种方法是乘火车到达；下面是三种车的发车时刻及里程表，已知普客汽车全程平均时速度为60km/h，快客汽车全程平均时速为100km/h，两车途中均不停站，火车在中途需停靠石台站5min，设火车进站和出站都做匀变速直线运动，加速度大小是2400km/h2，途中匀速行驶，速率为120km/h，若现在时刻是上午8点05分，科目二开考时间是9点25分，请你通过计算说明他能否赶上考试？如果能，该选择乘哪个班次什么车？（单位统一用km/h）
普客汽车快客汽车火车
里程/km758072
班次7∶20
8∶20
10∶30
14∶30
……
8∶00
8∶40
9∶20
10∶55
……
8∶00
8∶33
9∶00
9∶43
……
【答案】能赶上，8：33发车，9：20到达【解析】
【分析】
【详解】
第一种乘普客汽车
1 1
175
75min 60
s
t h
v
∆=== 8：20发车，9：35到达；
第二种乘快客汽车
2 2
2
80
48min 100
s
t h
v
∆=== 8：40发车，9：28到达；
第三种乘火车
1
120
h=0.05h 2400
v
t
a ==
火车匀变速运动时间4t 1=0.2h 火车匀变速运动路程
11412km s v t =⋅=
火车匀速运动路程
2(7212)km=60km s =-
火车匀速运动时间
1
22
0.5s t h v =
= 火车总时间
3123447min t t t t ∆=++=
8：33发车，9：20到达 所以选择乘坐火车 【点睛】
此题考查匀速直线运动的速度公式；关键是高清时间和时刻关系以及路程关系，此题考查学生利用物理知识解决实际问题的能力.
2．如图所示，在运动场的一条直线跑道上，每隔5 m 远放置一个空瓶，运动员在进行折返跑训练时，从中间某一瓶子处出发，跑向出发点右侧最近的空瓶，将其扳倒后返回并扳倒出发点处的瓶子，之后再反向跑回并扳倒前面最近处的瓶子，这样，每扳倒一个瓶子后跑动方向就反方向改变一次，当他扳倒第6个空瓶时，他跑过的路程是多大？位移是多大？在这段时间内，人一共几次经过出发点?
【答案】80 m ；10 m ；4次 【解析】 【分析】 【详解】
如图所示,设运动员从位置O 出发跑向位置a,扳倒空瓶后返回位置O,扳倒空瓶后又跑向位置c,扳倒空瓶后再跑向位置b,依次进行下去,当他扳倒第6个空瓶时应在位置d 处,因此可求出运动员跑过的总路程和位移.
由以上分析得 路程s 0=2s 1+s 2+s 3+s 4+s 5 ="(2×5+10+15+20+25)" m=80 m
位移大小s=Od =10 m
往返过程中共经过出发点O 处4次(不包括从出发点开始时).
3．某一长直的赛道上，有一辆F 1赛车，前方200m 处有一安全车正以10m/s 的速度匀速前进，这时赛车由静止出发以2m/s 2
的加速度追赶安全车，求：
（1）赛车出发3s 末的瞬时速度大小；
（2）赛车追上安全车之前与安全车相距的最远距离； （3）当赛车追上安全车时，赛车的速度大小． 【答案】（1）6m/s （2）225m （3）40m/s 【解析】
试题分析：（1）赛车出发3s 末的瞬时速度大小v 1=at 1=2×3m/s=6m/s ． （2）当赛车的速度与安全车的速度相等时，相距最远，
速度相等经历的时间210
52
v t s s a ＝＝＝，此时赛车的位移211002524v x m m a ＝＝
＝ 安全车的位移x 2=vt 2=10×5m=50m ，
则相距的最远距离△x=x 2+200-x 1=50+200-25m=225m ．
（3）设经过t 3时间，赛车追上安全车，根据位移关系有：2
3312002
at vt +＝ 代入数据解得t 3=20s 此时赛车的速度v 3=at 3=40m/s 考点：匀变速直线运动的规律
【名师点睛】本题考查了运动学中的追及问题，关键抓住位移关系，结合运动学公式灵活求解，知道速度相等时相距最远。

4．在上海的高架道路上，一般限速80km/h 。

为了监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下相隔L 埋设两个传感器线圈A 和B ，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车（在本题中可看作质点）匀速经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为t ∆；经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将指令架设在路面上方的照相机C 对汽车拍照，留下违章证据。

（1）根据以上信息，回答下列问题：微型计算机计算汽车速度的表达式v =________； （2）若7m L =，0.3s t ∆=，则照相机将________工作。

（选填“会”或“不会”） 【答案】
L
t
∆ ）会
【解析】 【详解】
[1]微型计算机计算汽车速度时是用短时间内的平均速度代替瞬时速度，所以汽车速度的表达式：
L v t
=
∆ [2]根据L
v t
=
∆得： 770km/h km/h 126km/h 80km/h 0.33
L v t =
===∆＞， 故超速，故照相机会工作．
5．一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带，如图所示．纸带上有七个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率为50 Hz ，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米(计算结果到小数点后两位)．
(1)计算0～6点之间的平均速度；
(2)打点计时器打计数点4时小车的瞬时速度接近多少？
(3)若电源频率低于50 Hz 时，如果仍按50 Hz 的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小？ 【答案】(1)0.68 m/s (2)0.83 m/s (3)偏大
【解析】【分析】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，电源频率低于50赫兹时，则打点周期大于0.02s 解：(1)0～6点间的平均速度为：
(2)当打点计时器打计数点4时，小车的瞬时速度应当最接近于计数点3和5点间的平均速度，则
(3)当交流电的频率为50 Hz 时，打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当交流电的频率低于50 Hz 时，打点计时器打一次点的时间间隔t 将大于0.02 s ，即t 时间内的位移我们用0.02 s 的位移计算，因此测出的速度将比真实值偏大．
6．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 =t 1+t 2+t 3=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404m/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.
7．一辆汽车沿平直的公路单向行驶，从A 处行驶到B 处用了60s ，A 、B 两地相距900m ；在B 处停留30s 后沿原路返回，用了45s 到达A 、B 的中点C 处．问： （1）这辆汽车前60s 内的平均速度是多少？ （2）这辆汽车从A 处到C 处的平均速率是多少？ 【答案】（1）15/m s （2）10/m s 【解析】 【分析】
此题关键是知道平均速度等于位移与时间的比值，平均速率为路程与时间的比值，抓住定义即可解答. 【详解】
（1）前60s 的平均速度为：900
/15/60
x v m s m s t ＝＝=
（2）汽车从A 处到C 处的平均速率为：09004502/10/'603045
x
x v m s m s t t t +
+=
++++＝＝
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
114
1 3.510m/s 24.9m/s 1.40410x 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．如图所示，M99是一款性能先进的大口径半自动狙击步枪．步枪枪管中的子弹从初速度为0开始，经过0.002 s 的时间离开枪管被射出．已知子弹在枪管内的平均速度是600 m/s ，射出枪口瞬间的速度是1 200 m/s ，射出过程中枪没有移动．求：
(1)枪管的长度；
(2)子弹在射出过程中的平均加速度．
【答案】(1)1.2m (2)6×105m/s 2，方向与子弹的速度方向相同
【解析】 （1）枪管的长度
（2）根据加速度的定义式得：
方向与子弹的速度方向相同．
综上所述本题答案是：（1）枪管的长度为1.2 m ；（2）子弹在射出过程中的平均加速度的大小为
，方向与子弹的速度方向相同．
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．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。

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．。