高考物理机械运动及其描述题20套(带答案)及解析

高考物理机械运动及其描述题20套(带答案)及解析
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．李小华所在学校的校门口是朝南的，他进入校门后一直向北走80 m ，再向东走60 m 就到了他所在的教室．
（1）请你画出教室的位置(以校门口为坐标原点，制定并画出适当的标度)； （2）求从校门口到教室的位移．(已知tan 37°=
34
) 【答案】（1）（2）从校门口到教室的位移大小为100 m ，方向
北偏东37°. 【解析】 【分析】 【详解】
（1）根据题意，建立直角坐标系，x 轴正方向表示东，y 轴正方向表示北，则教室位置如图所示：
（2）从校门口到教室的位移
228060m=100m x =+
设位移方向与正北方向的夹角为θ，则
603
tan 37804
θθ=
=⇒=︒ 即位移的方向为北偏东37°．
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s0=2s1+s2+s3+s4+s5
="(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．（题文）如图所示为一升降机竖直向上运动时速度随时间变化的图线．
详细描述升降机的运动情况
升降机上升的总高度；
画出升降机在10s内加速度随时间变化的图线．
【答案】（1）见解析（2）（3）
【解析】
【分析】
根据速度时间图象的形状，就可分析升降机的运动情况．
速度时间图线与时间轴围成的面积表示位移，升降机上升的总高度等于图中梯形面积的大小．
图线的斜率表示加速度，求出加速度，再画出图象．
【详解】
以升降机竖直向上运动方向为正方向：
：升降机以加速度，匀加速上升；
：升降机以速度，匀速上升；
：升降机以加速度，匀减速上升．由图象可得：升降机上升的高度在数值上等于图象与坐标轴围成的面积，即：
画出升降机在10s内加速度随时间变化的图线如图．
【点睛】
在速度时间图像中，需要掌握三点，一、速度的正负表示运动方向，看运动方向是否发生变化，只要考虑速度的正负是否发生变化，二、图像的斜率表示物体运动的加速度，三、图像与坐标轴围成的面积表示位移，在坐标轴上方表示正方向位移，在坐标轴下方表示负方向位移．
4．一质点沿直线做单向的运动，若前一半时间的平均速度为4 m/s，后一半时间的平均速度为6m/s，求
（1）整个过程的平均速度大小；
（2）其它条件不变，若物体前一半位移的平均速度为4m/s，后一半位移的平均速度为
6m/s，则整个过程的平均速度大小是多少？
【答案】（1）5 m/s（2）4.8 m/s
【解析】
试题分析：（1）平均速度为总位移与总时间的比值，根据两段时间内的平均速度可求得总位移，再由平均速度公式可求得平均速度．（2）根据前后两段位移及平均速度可求得两段时间；再由平均速度公式可求得全程的平均速度．
（1）设一半的时间为t ，由平均速度公式可得：11x v t =、22x v t =， 则全程的平均速度：121212
2
5/222
x x v t v t v v v m s t t +++=
=== （2）设一半的位移为x ，则由平均速度公式可得：11x t v =、22
x
t v = 则全程的平均速度为：1221212
22 4.8/v v x
v m s t t v v =
==++ 【点睛】对于平均速度一定要明确应采用位移与时间的比值进行求解，故应先想办法求出总位移和总时间，再来求平均速度．
5．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
-=
∆
6．一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．
7．一客车正以20m/s 的速度在平直轨道上运行时,发现前面180m 处有一货车正以6m/s 速度匀速同向行驶,客车立即合上制动器,做匀减速直线运动,需经40s 才能停止,求: (1)客车刹车加速度大小。

(2)问是否发生碰车事故?通过计算加以说明. 【答案】（1）
(2)客车在该段时间内位移:, 货车在该段时间内位移:
因为,一定能发生碰车事故.
【解析】 【详解】
(1)客车匀减速的加速度a=
=
=-，即客车刹车加速度大小
(2)客车减速至6m/s用的时间由v=v0+at得：t=s=28s
客车在该段时间内的位移x1=t=28m=364m
货车在该段时间内的位移x2=v货t=628m=168m
由于x1=364m x2+180m=348m，所以一定能发生碰车事故。

8．一质点沿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．
9．2012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．
10．一质点向某一方向做直线运动，位移的前13匀速运动的速度为v 1，位移的后2
3
匀速运动的速度为v 2，则
（1）通过这前后两段所用时间之比为多少？ （2）整段运动过程中的平均速度大小为多少？
【答案】（1）212v v （2）12
12
32v v v v +
【解析】 【详解】
（1）前一段时间为t 1＝113x v ，后一段时间为t 2＝22
3x
v ，
所以两段所用时间之比为2
1
2v v
（2）整段过程中的平均速度为12v t x
t =
+，联立得
1212
32v v v v v =+.
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=22
T k v kv a v -'=+⋅
所求位移：2220(31)28(1)
v k vT
x a k -'-==-
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： 0106
22
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2
2m
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．。