1、高考物理机械运动及其描述专题训练答案及解析一、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v0=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v0 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v0 正常行驶设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为 1m/s2 ，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
2、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
3、明确，然后选择正确的公式分析解题2 汽车在平直的公路上以 10m / s 作匀速直线运动，发现前面有情况而刹车，获得的加速度大小为 2m / s2 ，则：1 汽车经 3s 的速度大小是多少？2 经 5s、 10s 汽车的速度大小各是多少？【答案】 4；0；0；【解析】【分析】一定先算出刹车时间，作为一个隐含的已知量判断车是否已停下【详解】v010v3 0(1)刹车时间t5s ，则 3 s 末汽车还未停下，由速度公式得at 10a2 vm/s (2) 3 m/s 4 m/s(2)5 s 末、 10 s 末均大于刹车时间，汽车已经停下，则瞬时速度均为0【点睛】本题注意汽车减速运动问题要注意判断汽车
4、减速到零所用的时间，减速到零后汽车就不再继续运动3 如图所示，汽车先向东行驶5km，又向西行驶8km，若以汽车开始运动时为坐标原点，向东为正方向，建立坐标系，试求：（ 1）汽车在最东边和最西边的位置坐标；（ 2）汽车运动过程中整个过程的位移和路程【答案】 （1） 5km -3km （ 2）位移为 -3km ，路程为 13km 【解析】【分析】坐标系建立以后也就知道了正方向，在正方向上的点位置为正值，在负方向上的点的位置为负值，位置的变化有方向，位移等于末位置坐标减去初位置坐标；【详解】（1）根据图象可知，汽车在最东边的坐标为在最西边的坐标为：；（2）整个过程的位移为：，整个过程的路程为：。【点
5、睛】本题考查了坐标系的知识，坐标系包含了方向和位置，在正方向的位置为正，在负方向的位置为负 。4 如图所示，今有一底面直径和高都为10cm 的圆柱形纸筒（上、下底面开口），在下底部边沿 A 点有一只小蚂蚁，若小蚂蚁为了用最快的时间爬到上部边沿处的 B 点，已知小蚂蚁的爬行速度不变，试求：（ 1）小蚂蚁爬行的路程有多少？（ 2）整个过程中的位移有多大？【答案】（ 1） 18.6cm （ 2） 14.1cm【解析】【详解】（1）两点之间线段最短，为了找到在圆柱形纸筒的表面上A 、 B 两点之间的最短路径，可以把纸筒沿侧壁剪开，如图所示，展开成平面后，连接AB ，则线段 AB 的长度即为小蚂蚁爬行的
6、最短路程。由勾股定理可知 sAB10252cm 18.6m。（2）整个过程中的位移大小等于图中A 、 B 两点的连线的长度，由勾股定理可知xAB102102 cm14.1m 。5 计算物体在下列时间段内的加速度(1)一辆汽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
7、 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 ，t 1 10 s，所以a1vt 1v0130 0 m/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 3v031010m/s2100
8、m/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，方向与初速度方向相反6 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
9、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） xv t（ 2）v0 (t2 t1)v10 1t【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 v0t2根据速度的定义可得：小车运动的平均速度为x2x1vtv0 (t2 t1 )解得： vt因为 t很短，所以小车的速度为 vv0 (t2t1 )t7 某质点从 A 点出发做变速直线运动,前 3 s 向东运动了 20 m 到达 B 点 ,在 B 点停了 2
10、s 后又向西运动 ,又经过 5 s 前进了 60 m到达 A 点西侧的 C 点，如图所示 .求：（1）总路程； （ 2）总位移； （3）全程的平均速度.【答案】 （1） 80 m（ 2） 40m,方向向西（ 3） 4 m/s，方向向西【解析】(1)全过程中的总路程为：s=(20+60)=80m；(2)设向东为正方向，初位置为A 点，末位置为C 点，则位移x=20-60=- 40m,负号表示位移的方向向西(3)所用的总时间t=t1+t2 +t 3=10s平均速度为位移与发生这段位移所用时间的比值，x40平均速度 v4m/s ,负号表示 v 与初速度方向相反 .t10【点睛】路程为物体经过轨迹的长
11、度，由题意可求得总路程；由题意可知总位移与总时间，则可求得总位移；平均速度等于总位移与总时间的比值.8 一篮球从高 h1=3.05m 高处由静止开始下落，经1=1s 落到地面速度为1tv =9m/s ，篮球与地面碰撞的时间为t=0.2s，然后以 v2=-5m/s 速度反弹，经t 2=0.5s 达到最高点 h2 =1.35m处，求 ：（ 1）篮球在空中下落的平均速度大小和方向（ 2）篮球在与地面碰撞过程的加速度大小和方向（ 3）篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度大小和方向【答案】 （1） 3.05m / s 方向为竖直向下（2） 70 m / s2方向竖直向上（ 3） 1m / s 方向
12、为竖直向下【解析】【分析】x根据平均速度公式可知v，注意求解全过程平均速度时应该是全过程的位移与总时间t的比值；根据加速度公式求解加速度，注意各矢量的方向性的问题；【详解】（1）根据平均速度公式可知篮球在空中下落的平均速度为：v1h13.05 m / s 3.05 m / s ，方向为竖直向下；t11（2）以初速度 v1 为正方向，即 v19m / s ， v25m / s ， t0.2s根据加速度定义式可以得到：av v2v15m / s 9m / s70 m / s2 ，即加速度tt0.2s大小为 70m / s2 ，方向竖直向上；（3）根据平均速度公式可知全程平均速度为：v2h1h23.
13、05m1.35m1m / s ，方向为竖直向下t1 +t t21s 0.2s 0.5s【点睛】本题考查加速度及平均速度公式，要注意明确各矢量的方向，平均速度等于位移与时间的比值，对于全过程的平均速度等于总位移与总时间的比值，总时间包括与地面的碰撞的时间，这是本题需要注意的地方9 如图所示，一辆轿车从超市出发，向东行驶了 300m 到达电影院，继续行驶了 150m 到达度假村，又向西行驶了 950m 到达博物馆，最后回到超市，全程用时 70s。以超市所在的位置为原点，以向东的方向为正方向，用1 个单位长度表示100m ，试求：（ 1）在直线坐标系上表示出超市、电影院、度假村和博物馆的位置。（ 2
14、）轿车从电影院经度假村到博物馆的位移与路程分别为多少？（ 3）全程的平均速率和平均速度的大小分别是多少？【答案】（ 1）（2）位移为800m ，方向向西； 路程为 1100 m 。（ 3）平均速率和平均速度的大小分别为20 m/s ， 7.1 m/s 。【解析】【详解】（1）以超市所在的位置为原点，以向东的方向为正方向，则电影院的坐标为300 m ，度假村的坐标为450 m，博物馆的坐标为450m950m500m ，位置如图所示：（ 2）轿车从电影院经度假村到博物馆的过程中位移x 500m 300m 800m ，（负号表示方向向西 )轿车从电影院经度假村到博物馆的过程中路程s150m950m1
15、100m 。（3）全程的总路程s300m150m+9501400ms140020m/s ；平均速率，v1=m/st70全程的总位移 x500m ；故平均速度 :v = x500 m/s7.1m/s2t70负号说明平均速度的方向向西。10 甲骑车以10 千米每小时由西向东做匀速直线运动，同时乙也骑车以相同的速度在另一地点从北向南做匀速直线运动，已知甲在上午九点整恰好通过交叉路口 O 点后继续前行，此时乙距离 O 点还有半小时的路程，问在甲、乙的运动过程中什么时刻相距最近且最近的距离为多少千米？【答案】上午九点十五分甲、乙相距最近，最近距离为52km.2【解析】【分析】【详解】依题意知，当甲经过O
16、 点时 ,乙离 O 点还有半个小时的路程即5千米远，此后，他们之间的距离将继续减小,过了某个时刻后又增大；以甲过O 点时刻为计时起点，则经过时间t 有x= 10t(km)及 y=5- 10t ( km)；根据勾股定理可知，甲和乙之间的距离s =x2y2 ；代入后可得 s(10t )2(5 10t )25 8t 24t 1 ，则当 t241 h15min 时 s 最小，84（即此时为上午九点十五分），距离的最小值为smin52 km .211 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
17、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】 200m / s2 ，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v0=20m/s ，末速度v=-20m/s ，根据加速度的定义得球的加速度 a2020 m2200 m 20.2ss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12 一质点向某一方向做直线运动，位移的前1匀速运动的速度为v1，位移的后2 匀速运33动的速度为v2，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？v23v1v2【答案】（ 1）（ 2）2v12v1 v2【解析】【详解】12（1）前一段时间为xxt 1 3，后一段时间为t2 3，v1v2v2所以两段所用时间之比为2v1（2）整段过程中的平均速度为vx3v1v2，联立得 v.t1t22v1 v2
