1、高中物理机械运动及其描述解题技巧讲解及练习题( 含答案 ) 及解析一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述1 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=t 12，即：=+，整理上式得： 6v121 2+t-5vv
2、-6v22=0 解上式得： v1=将上式等号两边同乘总时间t ，即 v1t=， v1t 即为通讯员走过的路程s1， v2t 即为队伍前进距离s2，则有： s1s2 432m 考点： 相遇问题2 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
3、，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最短路程。由勾股定理可知 sAB10 252cm 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 。3 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大货车上，设大货
4、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(1)汽车的加速度： a 0v02.0203 m / s2104 m / s2t10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 v0120 2m / s2 2000?m / s2t 10因加速度大小为 2000m / s2500g所以驾驶员无生命危险考点：匀变速直线运动速度
5、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4 计算物体在下列时间段内的加速度：（1）以60m/s的速度运动的汽车，从某时刻开始刹车，经12s 停下（2）一辆汽车从车站出发作匀加速直线运动经10s 速度达72km/h 【答案】 （1） -5 m/s 2（ 2）2 m/s 2【解析】(1),0 v00 6025m/s2汽车刹车 根据速度时间公式可知：a1m/st12负号表示加速度的方向与初速度的方向相反(2)汽车匀加速直线运动，v72km/h10m/s根据速度时间公式可知：a2v v010 0 m/s22m/s 2t10【点睛 】解决本题的关键掌握匀变速直
6、线运动的速度-时间公式 vv0 at ，并能灵活运用5 一辆汽车以72 km/h 的速度在平直公路上行驶，司机突然发现前方公路上有一只小鹿，于是立即刹车，汽车在4 s 内停了下来，使小动物免受伤害假设汽车刹车过程中做匀减速直线运动，试求汽车刹车过程中的加速度【答案】 5 m/s 2，方向与运动方向相反【解析】【详解】刹车过程中，汽车的初速度v0 = 72 km/h =20 m/s，末速度v = 0，运动时间t = 4 s根据加速度的定义式，得刹车过程中的加速度av- v00- 20 m/s25m/s 2t4汽车刹车加速度大小为5m/s2 ，方向与初速度方向相反6 一质点在x 轴上并只朝着x 轴
7、的正方向运动，各个时刻的位置坐标如下表，则此质点开始运动后：(1)质点在前10s 内的位移、路程各为多大？(2)质点在 8s末的瞬时速度为多大 ？(3)质点在 0 到 18s 这段时间内的平均速度多大 ？【答案】 （1）（ 2） 0（3）【解析】试题分析：（ 1）质点在 x 轴上并只朝着x 轴的正方向运动那么在前10s 内的位移就是从2m 到 8m，位移即，由于是直线运动且是单方向所以路程等于位移大小6m（2）从 6s 到 10s坐标一直停留在 8m 处，且是单方向直线运动，说明物体处于静止状态，因此 8s末的瞬时速度为 0m/s（3）质点在0 到 18s 这段时间内从坐标2m 到坐标 24m
8、 ，位移时间，平均速度考点：坐标与位移路程关系7.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t 1=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)
9、 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avt可知：下落过程的加速度：a1v17.8 m/ s24m/s2t11.95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) 下落过程的平均速度3.05v 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
10、.3 s =2.75s则平均速度v 1.82 m/s 0.66m/s2.75方向竖直向下8 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600m/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52【答案】 (1)1.2m(2)6m/s10 ，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）
11、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9 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5 2 km.2【解析】【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
12、)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 24t1 ，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smin5 2 km .210 如图所示，两列长度均为L0 的快车和慢车沿着同一直轨道同向匀速行驶，当慢车头到避让区起点 C 时，快车头与慢车尾的距离为L1，且快车的速度是慢车速度的2 倍为避免撞车，慢车要进入避让区CD 轨道进行避让若两车都不减速，L1 至少应为多少？避让区长度 L2 至少为多少？ (设避让区轨道 CD 平行于轨道 AB，且弯曲部分
13、AC、 BD 很短，可忽略不计 )【答案】 L1 至少应为L0， L2 至少应为3L0【解析】【分析】根据位移时间关系和速度时间关系分析避让区的时间关系，关键是根据几何关系分析位移关系，再由速度位移关系求解即可【详解】由题意可知，在避让过程中，两车的重叠部分必须始终处于避让区分析可知，要想恰好不相撞，慢车车尾通过A 点时，快车车头正好到达A 点；慢车车头到达 B 点时，快车车尾正好通过 B 点对慢车通过A 点过程，快车的位移为L1 L0，由二车运动时间相等，有L0L1L0，解得10v2vL L 对快车通过轨道 AB 的过程，由二车运动时间相等，有L2L0L2L0，解得2010202vvL 3L
14、 ，即 L 至少应为 L ， L至少应为 3L 【点睛】本题关键是由题意确定两车运动的位移关系，由匀速直线运动的位移关系分析即可11 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）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
15、: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12 2008 年 5 月 12 日汶川大地震造成山体滑坡，形成了大量的堰塞湖，由于连日阴天下雨，堰塞湖内积存了大量的湖水，如果不及时泄掉湖水，一旦发生溃坝，就会给灾区带来二次灾难 .在一次疏通堰塞湖中，解放军战士移除挡在排水渠中的一块巨石时动用了火箭弹. 已知火箭弹从发射至看到巨石被炸开用时2.5s ，又经过 5s 后战士听到爆炸声，若声音在空气中的传播速度为340m / s，试估算一下火箭弹的速度为多大【答案】 680m/s【解析】【详解】它们之间的距离就是声音5s传播的距离，s vt 340m / s 5s 1700m ；根据 vs1700680m / s ；，则火箭弹的速度为 vt2.5故本题答案是：680m/s
