高中物理机械运动及其描述试题经典及解析

高中物理机械运动及其描述试题经典及解析

一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述

1．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/s 2 【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

2．一列士兵的队伍长120m ，正以某一速度做匀速直线运动，因有紧急情况需要通知排头士兵，一名通讯员以不变的速率跑步从队尾赶到队头，又从队头返回队尾，在此过程中队伍前进了288m ，求通讯员在这段往返时间内的路程？ 【答案】432m

【解析】试题分析: 设通讯员的速度为V 1，队伍的速度为V 2，通讯员从队尾到队头的时间为t 1，从队头到队尾的时间为t 2，队伍前进用时间为t ．由通讯员往返总时间与队伍运动时间相等可得如下方程：t=t 1+t 2，即：=

+

，整理上式得：6v 12-5v 1v 2-

6v 22=0解上式得：v 1=

将上式等号两边同乘总时间t ，即v 1t=，v 1t 即为通讯员走过的路程s 1，v 2t 即为队伍

前进距离s 2， 则有：s 1＝

s 2＝432m ．

考点： 相遇问题

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m 0=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．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。