高考物理机械运动及其描述解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析

高考物理机械运动及其描述解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析
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．我国ETC 联网正式启动运行，ETC 是电子不停车收费系统的简称．汽车分别通过ETC 通道和人工收费通道的流程如图所示．假设汽车以v 0=15m/s 朝收费站正常沿直线行驶，如果过ETC 通道，需要在收费线中心线前10m 处正好匀减速至v=5m/s ，匀速通过中心线后，再匀加速至v 0正常行驶；如果过人工收费通道，需要恰好在中心线处匀减速至零，经过20s 缴费成功后，再启动汽车匀加速至v 0正常行驶．设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为1m/s 2，求：
（1）汽车过ETC 通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小； （2）汽车过ETC 通道比过人工收费通道节省的时间是多少． 【答案】（1）210m （2）27s
【解析】试题分析：（1）汽车过ETC 通道：减速过程有：
，解得
加速过程与减速过程位移相等，则有：
解得：
（2）汽车过ETC通道的减速过程有：
得总时间为：
汽车过人工收费通道有：，x2=225m
所以二者的位移差为：△=x2﹣x1=225m﹣210m=15m．（1分）
则有：27s
考点：考查了匀变速直线运动规律的应用
【名师点睛】在分析匀变速直线运动问题时，由于这一块的公式较多，涉及的物理量较多，并且有时候涉及的过程也非常多，所以一定要注意对所研究的过程的运动性质清晰，对给出的物理量所表示的含义明确，然后选择正确的公式分析解题
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．如图所示，一质点沿半径为r ＝20 cm 的圆周自A 点出发，逆时针运动2 s ，运动3
4
圆周到达B 点，(计算结果保留三位有效数字)求：
(1)质点的位移和路程． (2)质点的平均速度和平均速率．
【答案】(1) 28.3 cm ； 94.2 cm (2) 14.2 cm/s ； 47.1 cm/s 【解析】 【分析】 【详解】
（1）质点的位移是由A 点指向B 点的有向线段，位移大小为线段AB 的长度，由图中几何关系可知 位移2283 cm x r =
=．
位移方向由A 点指向B 点．
质点的路程为质点绕圆周的轨迹长度，则 路程l =×2πr=×2π×20 cm=94．2 cm ． （2）根据平均速度定义得14.2cm/s x
v t
== 平均速度方向是由A 指向B ． 质点的平均速率为47.1cm/s l
v t
=
=
5．（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．
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．
8．某物体沿一直线运动，在第一个时间内平均速度是，第二个时间内平均速度是，第三个时间内平均速度是. (1)全程的平均速度是多少？
(2)仍为此全程，若完成的位移时平均速度是v1，完成中间的位移时平均速度是v2，完成最后的位移时平均速度是，全程的平均速度是多少？ 【答案】（1） （2）
【解析】 【详解】
（1）设全过程所用的时间为，前时间的路程为
中间时间的路程为 后时间内的成为
则全过程的平均速度为：；
（2）设全程为6Ｓ 前路程的时间为
中间路程的时间为 完成最后路程的时间为
所以整个过程的平均速度为：。

【点睛】
设全程为3t 或6Ｓ，可以得到全程所用时间、各段路程所用时间，求出全程的平均速度。

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 -'-==-
11．一物体自t ＝0时开始做直线运动，其速度图线如图所示．求：
（1）在0～6 s 内，物体离出发点最远距离； （2）在0～6 s 内，物体经过的路程； （3）在t=5s 时，物体的加速度大小． 【答案】（1）（2）40m （3）10m/s 2
【解析】
试题分析：（1）前5s 内，物体离出发点最远距离，由面积法，得 （2）在5-6s 内，物体向反方向运动，位移由面积法，得：
在0～6 s 内，物体经过的路程：
（3）在t=5s 时,物体的加速度为:
即物体的加速度大小为10m/s 2． 考点：考查了速度时间图像
【名师点睛】做分析匀变速直线运动情况时，其两个推论能使我们更为方便解决问题，一、在相等时间内走过的位移差是一个定值，即2x aT ∆=，二、在选定的某一过程中，中间时刻瞬时速度等于该过程中的平均速度
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．。