高考物理机械运动及其描述试题类型及其解题技巧及解析

高考物理机械运动及其描述试题类型及其解题技巧及解析
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．一个人爬山，从山脚爬到山顶，然后又从山顶沿原路返回山脚，上山的平均速率为v1，下山的平均速率为v2，求往返全过程的平均速度和平均速率各为多大？
【答案】（1）（2）
【解析】
【详解】
平均速度定义式为即位移与时间的比值，往复一趟人的位移为零，所以平均速度也为
，而平均速率定义式为，即路程与时间的比值，因为上下山的路程相同，所以
设，可得
故本题答案是：（2）
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．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．如图所示，今有一底面直径和高都为10cm 的圆柱形纸筒（上、下底面开口），在下底部边沿A 点有一只小蚂蚁，若小蚂蚁为了用最快的时间爬到上部边沿处的B 点，已知小蚂蚁的爬行速度不变，试求：
（1）小蚂蚁爬行的路程有多少？ （2）整个过程中的位移有多大？ 【答案】（1）18.6cm （2）14.1cm 【解析】 【详解】
（1）两点之间线段最短，为了找到在圆柱形纸筒的表面上A 、B 两点之间的最短路径，可以把纸筒沿侧壁剪开，如图所示，
展开成平面后，连接AB ，则线段AB 的长度即为小蚂蚁爬行的最短路程。

由勾股定理可知(
)2
2105cm 18.6m AB s π=+≈ 。

（2）整个过程中的位移大小等于图中A 、B 两点的连线的长度，由勾股定理可知
221010cm 14.1m AB x =+≈ 。

5．如图为某物体做直线运动的v -t 图象．试分析物体在各段时间内的运动情况并计算各阶段加速度的大小和方向．
【答案】0-1s 内，a 1＝4 m/s 2，方向与速度方向相同；1-3s 内，a 2＝－2 m/s 2，方向与速度方向相反；3-4s 内加速度a 3＝－2 m/s 2，方向与速度方向相同． 【解析】 【详解】
在0∼1s 内，物体做匀加速直线运动，其加速度为211140
4/1
v a m s t ∆-===∆，方向与速度方向相同；
1s ∼3s 内，物体做匀减速直线运动，其加速度为2222202/1
v a m s t ∆--===-∆，方向与速度方向相反；
3s ∼4s 内，物体做匀加速直线运动，其加速度为233304
2/2
v a m s t ∆-===-∆，方向与速度方向相同．
6．计算物体在下列时间段内的加速度
(1)一辆汽车从车站出发做匀加速直线运动,经 10 s 速度达到108 km / h ； (2)以40 m / s 的速度运动的汽车,从某时刻起开始刹车,经 8 s 停下；
(3)沿光滑水平地面以 10 m / s 的速度运动的小球,撞墙后以原速度大小反弹,与墙壁接触时间
为 0.2 s .
【答案】（1）3m/s 2，方向与初速度方向相同（2）5m/s 2，方向与初速度方向相反（3）100m/s 2，方向与初速度方向相反 【解析】 【分析】
由题中已知条件，统一单位，规定正方向后，根据加速度公式，即可算出加速度.取初速度的方向为正方向． 【详解】
（1）对汽车v 01＝0，v t1＝108 km/h ＝30 m/s ，t 1＝10 s ，所以
221011130
m/s 3m/s 10
t v v a t --=
== 方向与初速度方向相同．
（2）对刹车后的汽车v 02＝40 m/s ，v t2＝0，t 2＝8 s ，所以
2220222040
m/s 5m/s 8
t v v a t --=
==- 负号表示方向与初速度方向相反．
（3）对小球v 03＝10 m/s ，v t3＝-10 m/s ，t 3＝0.2 s ，所以
03223331010m/s 100m/s 0.2
t v v a t ---=
==- 负号表示方向与初速度方向相反． 故本题答案是：
（1）a 1＝3m/s 2，方向与初速度方向相同； （2）a 2＝5m/s 2，方向与初速度方向相反； （3）a 3＝100m/s 2，方向与初速度方向相反．
7．从高出地面2 m 的位置竖直向上抛出一个球，它上升4 m 后回落，最后小球到达地面，如图所示，分别以地面和抛出点为坐标原点建立坐标系，方向均以向上为正，填写下表：
【答案】
【解析】
【分析】
物体位移可以用从初位置到末位置的有向线段表示，线段的长度表示位移大小，线段方向表示位移方向，根据图示分析答题；
【详解】
由题意，根据图示可知，物体的位置坐标与位移如下表所示：
【点睛】
本题考查了求物体的位置坐标、求物体的位移，知道位移的概念、分析清楚图示情景与物体运动过程即可正确解题。

8．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．
9．一个篮球从高的篮筐上由静止开始下落，经
落到水平地面上，速
度
，然后以
反弹，经
达到最高点
，已知篮球
与地面碰撞的时间为0.3s ，求：
(1)篮球从空中下落过程的平均速度的大小； (2)篮球与地面碰撞过程的加速度大小和方向；
(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和方向． 【答案】（1）1.56m/s （2）80m/s 2，方向竖直向上；（3）0.66m/s ，方向向下. 【解析】 【详解】
（1）下落过程的平均速度
（2）设向下为正方向，则与地面碰撞过程中，方向竖直
向上；
（3）全程的位移x=3.05-1.23=1.82m ；全程的时间t=1.95+0.5+0.3=2.75s ； 则平均速度
，方向向下.
10．某运动员在百米直线跑道上从A 点以8 m/s 的速度跑了80 m 到B 点，然后从B 点返回又以2 m/s 的速度走了20 m 到C 点，求这个运动员从A 到C 的平均速度大小和平均速率各是多少？
【答案】3 m/s ; 5 m/s 【解析】 【详解】 从A 到B 的时间
；从B 到C 的时间
； 则运动员从A 到C 的平均速度大小：；
平均速率大小：
【点睛】
题主要考查了平均速度及平均速率的计算，明确平均速度是位移和时间的比值；平均速率等于路程和时间的比值，是基础题。

11．2012年8月25日，在伦敦奥运会女排小组赛中中国队以3∶2击败韩国队，夺得小组赛亚军．中国队与韩国队交锋时，假如从韩国队飞来的排球具有水平方向上的20 m /s 的速度，被击后球以原速率水平返回，球与王一梅的手接触时间为0.2 s ，设0.2 s 内排球的速度均匀变化，求排球被击打过程中的加速度．
【答案】2200/m s ，其方向沿球返回的方向 【解析】 【分析】 【详解】
以飞来的方向为正方向，则初速度v 0=20m/s ，末速度v=-20m/s ， 根据加速度的定义得 球的加速度2220202000.2
m m a s s --=
=-
负号表示加速度方向与飞来的方向相反即其方向沿球返回的方向．
12．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．。