最新高中物理机械运动及其描述题20套(带答案)

最新高中物理机械运动及其描述题20套(带答案)
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．如图所示为一种运动传感器工作原理示意图．这个系统工作时固定的测速仪向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动物体反射后又被测速仪接收根据发射与接收超声波脉冲的时间差可以得到测速仪与运动物体的距离.某次试验时，1t=0时刻，测速仪发出一个超声波脉冲，脉冲波到达做匀加速直线运动的实验小车上，经过Δ1t=0.10s测速仪收到反射波；2t=1s时发出第二个脉冲，此后经过Δ2t=0.08s收到反射波；3t =2s时发射第三个脉冲，又经过Δ3t =0. 04s收到反射波已知超声波在空气中传播的速度是v=340m/s，求：
(1)实验小车在接收到第一个和第二个脉冲波之间的时间内运动的距离和平均速度大小；
(2)实验小车的加速度大小．
【答案】(1)3.43/
m s (2) 3.56m/s2
【解析】
(1)由题意得，实验小车在1
12
t t ∆+时刻接收到第一个脉冲，设此时实验小车距测速仪x 1，有
1
12
t x v
∆= ① 实验小车在2
22
t t ∆+
时刻接收到第二个脉冲，设此时实验小车距测速仪x 2，有 2
22
t x v
∆= ② 设实验小车在接收到第一个和第二个脉冲波之间的时间内运动的距离为Δx 1，则有 Δx 1=x 1－x 2 ③
由①②③式可得实验小车在接收到第一个和第二个脉冲波之间的时间内运动的距离 Δx 1=3.4m ④
设实验小车在接收到第一个和第二个脉冲波之间的时间间隔为Δt ，有
2121()()22
t t
t t t ∆∆∆=+
-+ ⑤ 设这段时间内的平均速度为1v ，则有1
1=
x v t
∆∆ ⑥ 由④⑤⑥式可得这段时间内的平均速度为1=3.43/v m s ⑦
(2)依第(1)问同理可得实验小车在接收到第三个脉冲波时实验小车距测速仪为 3
32
t x v
∆= ⑧ 实验小车在接收到第二个和第三个脉冲波之间的时间内运动的距离为 Δx 2=x 2－x 3 ⑨
这段时间内的平均速度 2
1=
x v t ∆∆'
⑩ 由匀变速直线运动的规律可知，做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度． 所以1v 为
1212'1()()222
t t t t t ∆∆+
++=
时刻的瞬时速度 (11)
2v 为
32
23'2()()222
t t t t t ∆∆+
++=
时刻的瞬时速度 (12) 由∆=
∆v
a t 可得：21''21
=v v v a t t t -∆=
∆- (13) 由①~(13)式可得a =3.56m/s 2
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．
4．一物体从O 点出发，沿东偏北30°的方向运动10 m 至A 点，然后又向正南方向运动5 m 至B 点．（sin30°=0.5）
（1）建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹； （2）依据建立的坐标系，分别求出A 、B 两点的坐标
【答案】（1）如图：
；（2）A （53，5）
B （53，0） 【解析】 【分析】 【详解】
（1）以出发点为坐标原点，向东为x 轴正方向，向北为y 轴正方向，建立直角坐标系，如图所示：物体先沿OA 方向运动10m ，后沿AB 方向运动5m ，到达B 点， （2）根据几何关系得：1
sin 301052
A y OA m =⋅︒=⨯
=， 3
cos3010532
A x OA m =⋅︒=⨯
=， 而AB 的距离恰好为5m ，所以B 点在x 轴上，则A 点的坐标为()
535m m ，
，B 点坐标为()
5
30m ，
．
5．一物体从O 点出发，沿东偏北30°的方向运动10 m 至A 点，然后又向正南方向运动5 m 至B 点．
(1)建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹； (2)依据建立的坐标系，分别求出A 、B 两点的坐标；
(3)求物体运动的位移、路程．
【答案】(1)
；(2) A 点的坐标：(53m,5 m)，B 点的坐标：
(53m,0) ；(3) 位移为53m ，方向向东，路程为15 m 【解析】 【分析】 【详解】
(1)坐标系如图所示，线OAB 为运动轨迹．
(2)53m A x =，y A =5m ；53m B x =，y B =0．
A 点的坐标：53m 5m （，），
B 点的坐标：3m 0m （，）． (3)物体的位移为O 到B 位移为：
222210553m OA AB -=-=
方向向东.
路程为10m+5m=15m ． 【点睛】
本题的关键是根据几何关系确定B 点的位置，要求同学们能正确建立合适的坐标系.
6．一个篮球从高h 1＝3.05 m 的篮筐上由静止开始下落，经t 1＝1.95 s 落到水平地面上，速度v 1＝19.1 m/s ，然后以v 2＝－4.9 m/s 反弹，经t 2＝0.5 s 达到最高点，h 2＝1.23 m ．已知篮球与地面碰撞的时间为0.3 s ，求： (1)篮球与地面碰撞过程的加速度大小和方向； (2)篮球从空中下落过程的平均速度的大小；
(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． 【答案】(1)80 m/s 2，方向竖直向上 (2)1.56 m/s (3)0.66 m/s 【解析】
（2）取向下为正方向，则与地面碰撞过程中
2221 4.919.1
/80/0.3
v v a m s m s t ---'=
==-，方向竖直向上；
（3）下落过程的平均速度 3.05
/ 1.56/1.95
x v m s m s t ===； （4）全程的位移' 3.05 1.23 1.82x m m m =-=； 全程的时间' 1.950.50.3 2.75t s s s s =++=；
则平均速度'' 1.82
/0.66/2.75
x v m s m s t '===；
点睛：本题考查加速度及平均速度公式，要注意正方向的选择，同时要注意平均速度为位移与时间的比值．
7．如图所示表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆．讨论并回答下列几个问题。

（1）教练针对训练录像纠正运动员的错误动作时，能否将运动员看成质点？ （2）分析运动员的助跑速度时，能否将其看成质点？ （3）测量其所跳高度时，能否看成质点 【答案】（1）不能（2）能（3）能 【解析】 【详解】
（1）不能，纠正动作不能忽略运动员的形状大小和形状，因此不能看成质点
（2）能，分析运动员的助跑速度时，运动员的大小和形状对分析问题影响很小，可以看成质点
（3）能，分析运动员的所跳高度时，可以忽略运动员的大小和形状，可以看成质点
8．如图所示，物体从光滑斜面上的A 点由静止开始下滑，经过B 点后进入水平面（设经过B 点前后速度大小不变），最后停在C 点．每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据．（可以认为在斜面上是初速为零的匀加速运动，在水平面上是匀减速运动，重力加速度g=10m/s 2）求：
（1）在斜面上的加速度大小
（2）物体在水平面上加速度大小
（3）t=0.6s时的瞬时速度v．
【答案】(1) (2) （3）
【解析】
【详解】
(1)由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时的加速度大小为：
(2)由后二列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为：
(3)设物体在斜面上到达B点时的时间为t B，则物体到达B时的速度为：v B=a1t B①
由图表可知当t=1.2s时，速度v=1.1m/s，此时有：v=v B-a2(t-t B) ②
联立①②代入数据得：t B=0.5s，v B=2.5m/s
所以当t=0.6s时物体已经在水平面上减速了0.1s，速度为v=2.5-0.1×2=2.3m/s.
【点睛】
本题考查一个物体参与多个过程的情况，对于这类问题要弄清各个过程的运动形式，然后根据相应公式求解.
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/s2，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．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。

11．物体从A 运动到B ，前半程的平均速度为v 1，后半程的平均速度为v 2，那么全程的平均速度是多大？
【答案】12
12
2v v v v +
【解析】 【分析】
根据平均速度的定义x
v t
∆= 求解即可。

【详解】
设全程的位移为2s ；则前半程的时间t 1=1s v
，后半程的时间v 2=2
s v ； 则平均速度121212
22v v x
v t t v v =
=++
12．某同学用电磁打点计时器研究手拉纸带的运动情况，得到的纸带如图所示，他在纸带上找出连续的6个点，分别标记上A 、B 、C 、D 、E 、F ，并用直尺量出两个相邻点间的距离x 1、x 2、x 3、x 4、x 5，数据见下表． (电磁打点计时器使用50 Hz 低压交流电源)
x 1/cm x 2/cm x 3/cm x 4/cm x 5/cm 3.75
4.50
5.12
4.65
4.12
(1)根据这些数据，运用你学过的知识，求出纸带在A 、E 段运动时的平均速度． (2)求出打B 点时纸带运动的瞬时速度的最合理值． 【答案】(1)2.25 m/s (2)2.06 m/s 【解析】 【分析】
根据x
v t
∆=∆计算纸带在AE 段运动时的平均速度，由纸带运动情况可知纸带做变速运动，则打B 点时纸带的瞬时速度最接近于AC 段的平均速度； 【详解】
解：（1）根据1234
4x x x x x v t T
+++∆=
=∆ 代入解得 2.25/v m s =
（2）由纸带运动情况可知纸带做变速运动，则打B 点时纸带的瞬时速度最接近于AC 段的平均速度12
2B x x v T
+=
代入解得 2.06/B v m s =。