1、【物理】物理机械运动及其描述专项及解析一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述1 某十字路口的监控录像显示，一辆汽车在马路上行驶，t0时，汽车在十字路口中心的左侧 20m 处；过了 2s，汽车正好到达十字路口的中心；再过3s，汽车行驶到了十字路口中心右侧30m 处如果把这条马路抽象为一条坐标轴x，十字路口中心定为坐标轴的原点，向右为x 轴的正方向（1）试将汽车在三个观测时刻的位置坐标填入表中.观测过 2s再过 3st 0 时时刻位置x x x 123坐标（2）说出前 2s 内、后 3s 内汽车的位移分别为多少？这5s 内的位移又是多少？【答案】 （1） 20m； 0； 30m（ 2） 20m；
2、 30m ；50m【解析】【详解】（1）把马路抽象为坐标轴，因为向右为x 轴的正方向所以，在坐标轴上原点左侧的点的坐标为负值，原点右侧的点的坐标为正值，即x120m ， x20， x330m ；（2）前 2s 内的位移x1x2x1 020m20m ；后 3s 内的位移x2x3x230m0 30m ；这 5s 内的位移xx3x130m20m50m ；上述位移 x1 、 x2 和x 都是矢量，大小分别为20m 、30m 和 50m，方向都向右，即与 x轴正方向相同2 用运动传感器可以测量运动物体的速度：如图所示，这个系统有一个不动的小盒子B工作时，小盒B 向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动
3、物体反射后又被B 盒接收 B 将信息输入计算机由计算机处理该信息，可得到被测物体的速度若B 盒每间隔1.5秒发出一个超声波脉冲，而每隔1.3 秒接收到一个超声波脉冲（ 1）试判断汽车远离小盒 B，还是靠近小盒 B？（ 2）试求汽车的速度是多少？【答案】（ 1）汽车靠近小盒B，（ 2） 22.7m/s【解析】（1）根据题意得： B 盒每间隔 1.5 秒发出一个超声波脉冲，而每隔1.3 秒接收到一个超声波脉冲， 1.5s1.3s，时间变短，由 s=vt 知， s 变小 ，故汽车运动的物体运动方向是靠近小盒 B 盒(2)设第一次超声波发射至返回时间t1，测速仪第一次发出超声波时，经过了t 1 到达了
4、汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也行驶了t 1 的时间；汽车距测速仪：s1v声 t1测速仪第二次发出超声波时，经过了t2 到达了汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也行驶了 t2 的时间；汽车距测速仪：s2v声 t 2因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了：ss2s1汽车行驶了s 共用了时间 tt1 t2t则有 2t1t=1.5s ， 2t 2t=1.3s汽车的速度vs22.7m / st3 随着机动车数量的增加，交通安全问题日益凸显。某路段机动车限速为15 m/s ，一货车严重超载后的质量为5010 4 kg ，以 15 m/s 的速度匀速行驶，发现红灯时司机刹车，货车做匀减速直线运动，加
5、速度大小为5 m/s 2。已知货车正常装载后的刹车加速度大小为10 m/s 2。（ 1）求此货车在超载及正常装载情况下的刹车时间之比？（ 2）求此货车在超载及正常装载情况下的刹车距离分别是多大？【答案】（ 1）；（ 2），【解析】试题分析：（ 1）该机动车做匀减速直线运动，根据速度时间公式，有不超载时：超载时：解得即此货车在超载及正常装载情况下的刹车时间之比。（ 2）该机动车做匀减速直线运动，根据速度位移公式，有不超载时超载时：解得 :,考点：牛顿第二定律、匀变速直线运动的位移与时间的关系【名师点睛】本题关键是对车的匀减速直线运动过程多次运用速度时间公式和位移时间公式列式，然后联立方程组求解。
6、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圆周4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x2r283 cm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=2r= 2 20 cm=942cm（2）根据平均速度定义得vx14.2cm/s
7、平均速度方向是由A 指向 Bt质点的平均速率为l47.1cm/svt5 如图所示，一质点沿半径为r 20cm 的圆周自A点出发，逆时针运动2s3，运动圆4周到达 B 点，求：（计算结果保留三位有效数字）（ 1）质点的路程（ 2）质点的位移（ 3）质点的平均速度（4）质点的平均速率【答案】（ 1） 0.942m （ 2） 0.283m ，方向由A 点指向 B 点（ 3） 0.142m/s ，方向是由 A 指向 B （ 4） 0.471m/s【解析】【详解】（1） 20cm0.2m ，质点的路程为质点绕3 圆周的轨迹长度，4则 l32 r33.14 0.2m 0.942m 424（2）质点的位移是
8、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：xr 2r 22r0.283m ，位移方向由A 点指向 B 点（3）根据平均速度定义得：x0.283m/s0.142m/st2平均速度方向是由A 指向 B .（4）质点的平均速率为l 0.942 m/s 0.471m/st26 如图所示，小球从高出地面h 15 m的位置，在t 0 时刻竖直向上抛出，经1 s 小球上升到距抛出点5 m的最高处，之后开始竖直回落，经0.5 s 刚好经过距最高点1.25 m处位置，再经过1.5 s到达地面.求：(1)前 1.5 s 内平均速度；(2)全过程的平均速率.(结果保留一位小
9、数)【答案】（ 1） 2.5m/s （ 2） 8.3m/s【解析】（1）由图可知：前1.5 秒小球的位移为：所以前 1.5s 内平均速度（2）由图可知：全过程小球的路程为s=5+5+15m=25m全过程的平均速率为7 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
10、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：x1v1t 、 x2v2t ，则全程的平均速度 ： v2x1x2v1t v2t v1v25m / s2t2t2（2）设一半的位移为x，则由平均速度公式可得：t1xx、 t2v2v1则全程的平均速度为：v22x2v1v24.8m / st1t2v1 v2【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8 计算物体在下列时间段内的加速度(1)一辆汽
11、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/s2 ，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v01 0，vt1 108 km/h 30 m/s
12、，t 1 10 s，所以a1vt 1v0130 0m/s23m/s2t110方向与初速度方向相同（2）对刹车后的汽车v02 40 m/s ， vt2 0， t 2 8 s，所以a2vt 2v02040 m/s25m/s 2t28负号表示方向与初速度方向相反（3）对小球 v03 10 m/s ， vt3 -10 m/s ， t3 0.2 s，所以a3vt 3v031010 m/s2100m/s 2t30.2负号表示方向与初速度方向相反故本题答案是：（ 1） a1 3m/s 2，方向与初速度方向相同；（ 2） a2 5m/s 2，方向与初速度方向相反；（ 3） a3 100m/s 2，方向与初速度
13、方向相反9 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 t1，空气中的声速为 v0（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t 时间后，进行第二次测量，此次的时间差为度为多少？t 2，则小车向右运动的速【答案】 （1） x1 v0t1（ 2） vv0 (
14、t2 t1)t【解析】【分析】【详解】（1） A、 B 间的距离为 x1v0t1（2）同理可知：进行第二次测量时，A、 B 间的距离为 x2 v0t2x2x1根据速度的定义可得：小车运动的平均速度为vt解得：v0 (t2 t1 )vt因为 t很短，所以小车的速度为vv0 (t2t1 )t10 有些国家的交通管理部门为了交通安全，特别制定了死亡加速度为500 g g10m / s2，以警醒世人，意思是如果行车加速度超过此值，将有生命危险，那么大的加速度，一般情况下车辆是达不到的，但如果发生交通事故时，将会达到这一数值.试问：1 一辆以 72km / h 的速度行驶的汽车在一次事故中撞向停在路上的
15、大货车上，设大货车没有被撞动，汽车与大货车的碰撞时间为2.0 10 3 s ，汽车驾驶员是否有生命危险？2 若汽车内装有安全气囊，缓冲时间为1 10 2 s ，汽车驾驶员是否有生命危险？【答案】 （1）有生命危险（ 2）无生命危险【解析】试题分析：选汽车运动的方向为正方向0v020242(1)汽车的加速度：at2.010 3m / s 10m / s因加速度大小为 104 m / s2500g ，所以驾驶员有生命危险(2)在装有气囊的情况下汽车的加速度 a 0 v02022t 1102m / s 2000?m / s因加速度大小为 2000m / s2500g所以驾驶员无生命危险考点：匀变速直
16、线运动速度与时间的关系点评：速度变化相同，安全气囊可以延长碰撞时间，从而可以减小碰撞是的加速度11 2018 年 10 月 11 日俄美两国宇航员搭乘 “联盟 ” MS 10 飞船前往国际空间站，在火箭发射升空位于万米高空时，突然出现严重故障。火箭出现故障后，系统逃生机制自动启动。在紧急逃生机制启动后，宇航员所在的载员舱立刻和火箭上面级脱离，坠入大气层。逃逸系统激活后，飞船在大约50 千米高度与火箭分离，最后在地表成功着陆，这是人类历史上首次成功的整流罩逃逸。某校STEM空间技术研究小组对信息收集整理后，对整流罩逃逸下落的最后阶段简化如下：返回舱沿竖直方向下落，某时刻打开主伞，产生3.6104
17、N的阻力，使返回舱经过36s 速度由80m/s匀减速至8m/s，此后匀速下落，当返回舱下落到离地高度1m时，反冲发动机点火，产生向上的1.2105N 的恒定推力（此时主伞失效，空气阻力不计），最终返回舱以低速成功着落，g 取10m/s 2。（ 1）求打开主伞匀减速阶段的加速度大小；（ 2）求返回舱的质量；（ 3）求返回舱最终的着陆速度。【答案】（ 1） 2m/s 2（ 2）3000kg （ 3）2m/s【解析】【详解】（1）打开主伞匀减速阶段，v0=80m/s， v1=8m/s ， t=36s，根据速度时间公式，有：v1=v0 -a1t ，打开主伞匀减速阶段的加速度大小：a1= v0v1=80
18、8m/s 2=2m/s 2。t36（2）打开主伞匀减速阶段，根据牛顿第二定律，有：Ff-mg =ma1，解得返回舱的质量为：m=3000kg。（3）返回舱在着陆过程中，根据牛顿第二定律，有：F-mg =ma2，得： a2=30m/s2，速度从8m/s 减小着地过程中，根据速度位移公式，有：2212=-2a2h，得返回舱最终的着陆速度：v -vv2=2m/s 。12 小球从 5m 高处落下，被水平地面弹回，在离地面2m 高处被人接住，则整个过程中小球的位移是多少？路程呢？【答案】 3m； 7m【解析】【详解】小球从 5m 高处落下，被水平地面弹回，在离地面 2m 高处被人接住，则整个过程中小球的位移是x=5m-2m=3m路程是s=5m+2m=7m
