1、高考物理机械运动及其描述试题( 有答案和解析 )一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述1 一列队伍长100m，正以某一恒定的速度前进 因有紧急情况通知排头战士，通讯员跑步从队尾赶到队头，又从队头跑至队队尾，在这一过程中队伍前进了100m 设通讯员速率恒定，战士在队头耽搁的时间不计，求他往返过程中跑过的位移和路程的大小（学有余力的同学可以挑战路程的计算）【答案】 100m，（ 100+1002 ） m【解析】【详解】设通讯员的速度为v1，队伍的速度为v2 ，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=
2、t 1+t2，即：100 100100v2v1v2v1v2整理上式得： v12-2v1v2-v22=0解得： v1=（2 +1） v2；将上式等号两边同乘总时间t ，即 v1t=（2 +1） v2tv t 即为通讯员走过的路程s ， v t即为队伍前进距离s ，则有1122s =（ 2 +1） s =（2 +1） 100m12通讯员从队尾出发最后又回到队尾，所以通讯员的位移大小等于队伍前进的距离，即为100m.【点睛】本题考查路程的计算，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，解决此类问题常常用到相对运动的知识，而位移是指从初
3、位置到末位置的有向线段，位移的大小只与初末的位置有关.2 某一长直的赛道上，有一辆 F1 赛车，前方 200m处有一安全车正以 10m/s 的速度匀速前进，这时赛车由静止出发以 2m/s2 的加速度追赶安全车，求：（ 1）赛车出发 3s 末的瞬时速度大小；（ 2）赛车追上安全车之前与安全车相距的最远距离；（ 3）当赛车追上安全车时，赛车的速度大小【答案】（ 1） 6m/s（ 2） 225m（ 3） 40m/s【解析】试题分析：（ 1）赛车出发3s 末的瞬时速度大小v1=at 1=2 3m/s=6m/s（2）当赛车的速度与安全车的速度相等时，相距最远，速度相等经历的时间t2 v 10 s5s ，
4、此时赛车的位移x1 v2 100m25ma 22a4安全车的位移x2=vt 2=105m=50m，则相距的最远距离x=x2+200-x 1=50+200-25m=225m（3）设经过t 3 时间，赛车追上安全车，根据位移关系有：1 at32 2002vt3代入数据解得t 3=20s此时赛车的速度v3=at 3=40m/s考点：匀变速直线运动的规律【名师点睛】本题考查了运动学中的追及问题，关键抓住位移关系，结合运动学公式灵活求解，知道速度相等时相距最远。3 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
5、 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
6、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。4某质点从x、 y 直角坐标系的原点出发，在第1s 内向 x 正方向运动6m ，在第 2s 内向 y正方向运动8m 求：（ 1）质点在这 2s 内的位移大小和方向；（ 2）质点在这 2s 内的平均速度大小【答案】（ 1）质点在这2s 内的位移大小为10m 和方向与x 轴正方向成53；（ 2）质点在这 2s 内的平均速度大小为 5m/s 【解析】试题分析：（ 1）位移是矢量，是由起点指向终点的有向线段，位移与物体运动路径无关（2）平均速度为位移与时间的比值解：（ 1）位移大小为两点的连线，即为x=方向为， =53，与 x 轴正方向的夹
7、角为53（2）平均速度为v=答：（ 1）质点在这2s 内的位移大小为10m 和方向与x 轴正方向成53；（ 2）质点在这 2s 内的平均速度大小为 5m/s 【点评】解题关键是掌握位移是矢量，大小与始末位置有关，与路径无关；平均速度为位移与时间的比值5 如图所示，一质点沿半径为r20cm 的圆周自 A 点出发，逆时针运动2s，运动 3 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
8、 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：x 0.283m/s 0.142m/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 如图为某物体做直线运动的v-t 图象试分析物体在各段时间内的运动情况并计算各阶段加速度的大小
9、和方向【答案】 0-1s 内， a1 4 m/s2 ，方向与速度方向相同； 1-3s内，a22 2 m/s ，方向与速度方向相反 ；3-4s 内加速度 a3 2 m/s 2，方向与速度方向相同 【解析】【详解】在 01s 内，物体做匀加速直线运动，其加速度为 a1v1404m / s2 ，方向与速度t11方向相同 ；1s3s 内，物体做匀减速直线运动，其加速度为 a2v2202m / s2 ，方向与速t21度方向相反 ；3s4s 内，物体做匀加速直线运动，其加速度为 a3v3042m / s2，方向与速度t32方向相同7 为测滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板，滑块匀加速先后通
10、过两个光电门，遮光时间分别为t10.30s ，t20.10s ，滑块经两光电门的时间间隔为t 2.0s 求：（ 1）滑块的加速度多大？（ 2）两光电门间距离为多少？【答案】 (1) 0.1m / s2(2)0.4m【解析】【分析】【详解】（ 1）根据题意，遮光板通过单个光电门的短暂时间里视滑块为匀速运动，则遮光板通过第一个光电门的速度： v1=d/ t 1遮光板通过第二个光电门的速度：v2=d/ t 2故滑块的加速度a= v/ t=0.1m/ s2（2）滑块在两光电门间的平均速度：v1 v20.10 0.30v0.20 m / s22两光电门间距离 ： x vt 0.20 20.40m 8 某
11、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, B点停了2 s后点 在又向西运动 ,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，末位置为的方向向西(3)所用的总时间t=t1+t2 +t 3=10sC 点，则位移x=20-60=- 40m,负号表示位移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
12、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.9 一辆汽车沿平直的公路单向行驶，从A 处行驶到 B 处用了 60s， A、 B 两地相距900m；在 B 处停留 30s 后沿原路返回，用了45s 到达 A、 B 的中点 C 处问：（ 1）这辆汽车前 60s 内的平均速度是多少？（ 2）这辆汽车从 A 处到 C 处的平均速率是多少？【答案】 （1） 15m / s（ 2） 10m / s【解析】【分析】此题关键是知道平均速度等于位移与时间的比值，平均速率为路程与时
13、间的比值，抓住定义即可解答 .【详解】（1）前 60s 的平均速度为： vx 900 m / s15m / st60x（2）汽车从 A 处到 C 处的平均速率为： vx900 450 m / s10m / s2tt0t 60 30 4510 .如图所示，一个篮球从高h1=3.05m的篮筐上由静止开始下落，经t1 =1.95s 落到水平地面上，速度为v1=7.8m/s ，然后以v2=- 4.9m/s反弹，经t =0.5s达到最高点，h2=1.23m已知篮球与地面碰撞的时间为0.3s，求：(1)篮球在空中下落和上升两过程的加速度大小和方向；(2)篮球在与地面碰撞过程的加速度大小和方向；(3)篮球在
14、空中下落过程的平均速度；(4)篮球从开始下落到原弹至最高点过程的平均速度【答案】 (1) 下落过程： 4m/s 2，方向竖直向下；上升过程：9.8m/s 2，方向竖直向下；(2) a 80m/s 2 ；表示方向竖直向上(3) v 1.56m/s 方向竖直向下(4) v 0.66m/s ，方向竖直向下【解析】【分析】【详解】（1）由av可知：t下落过程的加速度：a1v17.824m/s2t11.95m/ s竖直向下；上升过程的加速度：a2v24.9 m/s29.8m/s2t20.5竖直向下；(2) 与地面碰撞过程中a4.9 19.1 m/s280m/s 20.3方向竖直向上；(3) 下落过程的平
15、均速度v 3.05 m/s 1.56m/s1.95方向竖直向下；(4) 全程的位移x=3.05 m -1.23 m =1.82m ；全程的时间t=1.95 s +0.5 s +0.3 s =2.75s则平均速度v 1.82 m/s 0.66m/s2.75方向竖直向下11 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52 km.2【解析】
16、【分析】【详解】依题意知，当甲经过O 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 .212 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）
17、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x aT 2 ，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
