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1、高中物理机械运动及其描述提高训练一、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， t1 =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t1 =0.10s 测速仪收到反射波； t2 =1s 时发出第二个脉冲，此后经过t2 =0.08s 收到反射波；t3 =2s 时发射第三个脉冲，又经过t3 =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
2、，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) 3.43m / s (2) 3.56m/s 2【解析】(1)由题意得，实验小车在 t1t1 时刻接收到第一个脉冲，设此时实验小车距测速仪x1 ，2有x1t1v2实验小车在 t2t 2 时刻接收到第二个脉冲，设此时实验小车距测速仪x2，有2x2t2v2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x1，则有x1 =x1x2由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x1 =3.4m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
3、隔为t ，有t (t2t2 ) (t1t1 )22设这段时间内的平均速度为v1 ，则有 v1 =x1t由式可得这段时间内的平均速度为v1 =3.43m / s (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x3 vt32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x2 =x2x3 这段时间内的平均速度 v1=x2t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 v1 为(t1t1 )(t2t2 )时刻的瞬时速度(11)22t12v2(t2t2) (t3t3)(12)为 22时刻的瞬时速度t22由v
4、可得： av=v2v1att2t1(13)t由 (13)式可得 a=3.56m/s 22 一个篮球从高h11 1.95 s 落到水平地面上，速 3.05 m 的篮筐上由静止开始下落，经t度 v1 19.1 m/s ，然后以 v2 4.9 m/s 反弹，经 t 2 0.5 s 达到最高点， h2 1.23 m已知篮球与地面碰撞的时间为0.3 s，求：(1)篮球与地面碰撞过程的加速度大小和方向；(2)篮球从空中下落过程的平均速度的大小；(3)篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度的大小【答案】 (1)80 m/s 2，方向竖直向上(2)1.56 m/s(3)0.66 m/s【解析】（2）取向下
5、为正方向，则与地面碰撞过程中av2 v14.919.1 m / s280m / s2 ，方向竖直向上；t0.3（3）下落过程的平均速度 vx3.051.56 m / s ；tm / s1.95（4）全程的位移x3.05 m1.23m1.82m；全程的时间 t 1.95s 0.5s0.3s2.75s ；则平均速度 vx1.82 m / s0.66 m / s ；t2.75点睛：本题考查加速度及平均速度公式，要注意正方向的选择，同时要注意平均速度为位移与时间的比值3 为测滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板，滑块匀加速先后通过两个光电门，遮光时间分别为t10.30s ，t20.10s
6、 ，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=0.1/ s2m（2）滑块在两光电门间的平均速度：v1v20.10 0.30v20.20 m / s2两光电门间距离 ： x vt 0.20 20.40m4 如图所示表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆讨论并回答
7、下列几个问题。（ 1）教练针对训练录像纠正运动员的错误动作时，能否将运动员看成质点？（ 2）分析运动员的助跑速度时，能否将其看成质点？（ 3）测量其所跳高度时，能否看成质点【答案】（ 1）不能（ 2）能（ 3）能【解析】【详解】（ 1）不能，纠正动作不能忽略运动员的形状大小和形状，因此不能看成质点（ 2）能，分析运动员的助跑速度时，运动员的大小和形状对分析问题影响很小，可以看成质点（ 3）能，分析运动员的所跳高度时，可以忽略运动员的大小和形状，可以看成质点5 一篮球从高 h1=3.05m 高处由静止开始下落，经t 1=1s 落到地面速度为 v1 =9m/s ，篮球与地面碰撞的时间为t=0.2s
8、，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：v1h1
9、3.05 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：v2h1h23.05m1.35m1m / 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
10、与地面的碰撞的时间，这是本题需要注意的地方6 一客车正以20m/s 的速度在平直轨道上运行时, 发现前面 180m处有一货车正以6m/s 速度匀速同向行驶, 客车立即合上制动器, 做匀减速直线运动, 需经 40s 才能停止 , 求 :(1) 客车刹车加速度大小。(2) 问是否发生碰车事故?通过计算加以说明.【答案】（ 1）(2) 客车在该段时间内位移:, 货车在该段时间内位移:因为,一定能发生碰车事故.【解析】【详解】(1) 客车匀减速的加速度a=-，即客车刹车加速度大小(2) 客车减速至6m/s 用的时间由v=v0+at 得： t=s=28s客车在该段时间内的位移x1=t=28m=364m货
11、车在该段时间内的位移x2=v 货 t=628m=168m由于 x=364mx +180m=348m，所以一定能发生碰车事故。127 按照规定，汽车应慢速通过隧道某汽车在过隧道前将速度从25m/s 减小到 10 m/s ，然后匀速通过100 m 长的隧道，整个过程总共用了15 s 时间求汽车减速时的加速度【答案】 3 m/s 2【解析】汽车匀速通过隧道用时 t1x10s，v1由题意知减速时间故减速时的加速度度方向相反tt总t15s ，av1v03m / s2 ，即减速时的加速度大小为3 m/s2 ，方向与初速t8 一质点沿x 轴的正方向运动，各个时刻的位置坐标如下表：求：1 根据表中数据画出 x
12、 t 图象；2 质点在 0.06s 末的瞬时速度；3 质点在 00.16s内的平均速度【答案】（ 1）（ 2）0（ 3） 9 m/s8【解析】【分析】【详解】（1）把表中数据描到坐标系中并连线，如图所示（2）由于物体沿 X 轴正方向运动，在0.06s 到 0.10s 位于 x 轴上同一位置， v 0（3）由 vx18cm ； x xt x0t质点在 00.16s 内的平均速度v9 m / s8故本题答案是：（ 1）（ 2） 0（3） 9 m/s8【点睛】准确的描点连线，并从图像上找到需要的物理量即可9 升降机由静止开始以加速度a1 匀加速上升2s，速度达到3m/s ，接着匀速上升10s，最后再
13、以加速度a2 匀减速上升3s 才停下来求：(1)匀加速上升的加速度大小a1 和匀减速上升的加速度大小a2 ；(2)上升的总高度H【答案】 （1） 1.5m/s 2（ 2） 1m/s 2（ 3）37.5m【解析】试题分析：根据题意，升降机运动由3 个阶段组成：以a1 的加速度匀加速上升t 1=2s；以v=3m/s 的速度匀速上升t =10s；以 a的加速度减速上升t =3s，最后静止223(1)由加速度公式得；(3)由匀变速位移公式及匀速运动位移公式s=vt 得：考点：考查了匀变速直线运动规律的应用【名师点睛】本题也可以画出速度时间图像解题，根据图像的斜率求解加速度，根据围成的面积表示位移求解上
14、升高度，关键是对公式灵活掌握，明确已知哪些物理量，让求哪些物理量，基础题10 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】（1）前一段时间为1 x2 xt 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 v2v1 v2.t1t211 计算下列物体的加速度：(1)在高速公路上汽车做匀加速运动,经 2min
15、速度从 36 km/h. 提高到 144 km/h.(2)沿光滑水平地面以12m/s 运动的小球 ,撞墙后以8m/s 速度大小反弹回来,与墙壁接触时间为 0.2s.【答案】 0.25 m【解析】【详解】;100 m, 方向与原运动方向相反（ 1） 36km/h=10m/s ，144km/h=40m/s ，根据加速度的定义式（2）根据加速度的定义式度方向相反，负号表示方向与原速【点睛】解决本题的关键知道速度方向可能与初速度方向相同，可能与初速度方向相反，以及掌握加速度的定义式12 如图所示为A、 B、 C 三列火车在一个车站的情景，A 车上的乘客看到B 车向东运动，B 车上的乘客看到C 车和站台都向东运动，C 车上的乘客看到A 车向西运动站台上的人看 A、 B、C 三列火车各向什么方向运动？【答案】 A 车向西运动； B 车向西运动； C车可能静止，可能向东运动，也可能向西运动但速度比 A、 B 的速度都小【解析】由 B 车上的乘客看到站台向东运动，可判断B 车向西运动；由A 车上的乘客看到B 车向东运动，说明A 车也向西运动且速度大于B 车速度； C 车上的乘客看到A 车向西运动，则C车有三种运动情况，C 车可能静止，可能向东运动，也可能向西运动但速度比A、 B 的速度都小