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1、高考物理机械运动及其描述技巧小结及练习题含解析一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述1 李小华所在学校的校门口是朝南的，他进入校门后一直向北走80 m ，再向东走60 m 就到了他所在的教室（1）请你画出教室的位置(以校门口为坐标原点，制定并画出适当的标度)；（2）求从校门口到教室的位移3(已知 tan 37 = )4【答案】 （1）（ 2）从校门口到教室的位移大小为100 m，方向北偏东 37.【解析】【分析】【详解】（1）根据题意，建立直角坐标系， x 轴正方向表示东， y 轴正方向表示北，则教室位置如图所示：（2）从校门口到教室的位移x802602 m=100m设位移方向与正北方向的夹
2、角为，则603tan37804即位移的方向为北偏东372 一支队伍沿平直的公路匀速前进，其速度的大小为v1，队伍全长为L一个通讯兵从队v2-v1；在从队前返回队尾的过程中，通讯尾以速度 v2(v2v1 )赶到队前然后立即原速返回队尾，求这个过程中通信兵通过的路程和位移2v22 L2v1v2 L【答案】 (1)2v12(2) v22v12v2【解析】【详解】本题如果以地面为参考系分析较为复杂，可以以行进的队伍为参考系在通讯兵从队尾向队前前进的过程中，通讯兵相对于队伍的速度为兵相对于队伍的速度为v2+v1 通讯兵两次相对于队伍的位移均为L，设运动的时间分别为t 1、 t 2，则有： t1L， t2
3、Lv2v1v1v2通讯兵通过的路程为两段路程的和，即有：s=v21 22t +v t将上面的关系式代入得：s（LL）2v22 L ；v2v1v1v2v2 2v12v2整个过程中，通讯兵通过的位移大小等于队伍前进的距离，即有：（LL）2v1v2 Ls v1v1 v1v222；v2v2v1【点睛】本题考查位移和路程的计算，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3足球运动员在罚点球时，球由静止被踢出时的速度为30m/s ，在空中运动可看做匀速直线运动，设脚与球作用时间为 0 15s，球又在空中飞行 11m 后被守门员挡出，守门员双手
4、与球接触时间为 0 2s，且球被挡出后以 10m/s 的速度沿原路反弹，设足球与脚或守门员的手接触的时间内加速度恒定，求：（ 1）脚与球作用的时间内，球的加速度的大小；（ 2）球在空中飞行 11m 的过程中所用的时间；（ 3）守门员挡球的时间内，球的加速度的大小和方向【答案】（ 1） 200m/s 2（ 2） 0 37s（ 3）-200m/s 2；方向与球踢出后的运动方向相反【解析】试题分析：假设球被踢出时速度方向为正；（1）；（2）；（3），方向与球踢出后的运动方向相反考点：加速度【名师点睛】解决本题的关键掌握加速度的定义式，注意公式的矢量性，当速度的方向与正方向相同，取正值，当速度方向与正
5、方向相反，取负值。4 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 ，此时赛车的位移x1 v2 100m2
6、5ma 22a4安全车的位移 x =vt =105m=50m，22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 200vt32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。5 如图所示是一辆汽车做直线运动的x t 图象（ 1）求 OA 和 CD段汽车运动的速度（ 2）求前 3 小时的平均速率和 4 小时内的平均速度【答案】 （1） 15km/h
7、 ； -30km/h （ 2）10km/h ； 0【解析】【分析】【详解】（1） x-t 图像的斜率表示运动的速度，故OA 段的速度为 vOA15 km / h 15km / h1CD 段的速度为 vCD0 30 km / h30km / h1（2）由图可知，前三小时内的位移为30km，所以平均速率x30v110km / ht34 小时内的位移为0，所以 4 小时内的平均速度为 06 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
8、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 r32 3.14 0.2m 0.942m 44（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：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l0.942
9、m/s0.471m/st27 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，经置，再经过1.5 s 到达地面 .求：0.5 s 刚好经过距最高点1.25 m处位(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8 一物体以6m/s 的初速度沿水平面运动，经过4s 后，速度
10、大小变为2m/s ，求物体的速度变化量？物体的加速度？【答案】【解析】【详解】规定初速方向为正如果速度方向与初速度同向，则有v=2- 6m/s= - 4m/sa= v/t =- 1m/s 2如果速度与初速度反向，则有v=- 2- 6m/s= - 8m/sa= v/t =- 2m/s 2【点睛】本题是加速度定义式的直接应用，要注意矢量的方向性.9 某人从 A 点出发，先以4m/s 的速度向东走了20s，到达 B 点，接着以2m/s 的速度向北又走了 30s，到达 C 点，求此人在这50s 内的平均速率和平均速度的大小【答案】平均速度为2m/s ；平均速率为【解析】【详解】由题意可知，此人在 50
11、 内的路程为：此人在 50 内的位移大小为：2.8m/s，则平均速率为：，平均速度的大小：【点睛】位移等于首末位移的距离，由几何关系即可求出；需要注意的是平均速度等于位移与时间的比值平均速率等于路程与时间的比值10 甲、乙两辆汽车相距 600m，并分别以 10m/s 和 20m/s 的速度在一条平直公路上相向行 驶，在两汽车间有一只小鸟以 20m/s 的速率往返飞翔，这只小鸟从汽车甲前端开始，飞向汽车乙，遇到汽车乙前端时又立即掉头飞向汽车甲，如此往返飞行，直到两汽车相遇，求：(1)这只小鸟飞行的路程；(2)这只小鸟飞行的平均速度【答案】 (1)400m (2)10m/s【解析】【分析】【详解】
12、（1）设两车相距 d600m ， v110m/s ， v220m/s ，相遇时间为 t ，则两车相距为：d v1tv2t这只小鸟飞行的路程为：s v3t联立，代入数据可以得到：s 400m ；（ 2）小鸟飞行的位移等于甲车前进的位移，即：x v1t则小鸟飞行的平均速度为：xvt代入数据整理可以得到：v10m/s 11 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的位移是高处落下，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x=5m-2m=3m路程是s=5m+2m=7m12
13、 一列长 50m 的队伍，以1.8m/s 的速度经过一座全长100m 的桥，当队伍的第一个人踏上桥到队尾最后一人离开桥时，总共需要的时间是多少？【答案】 83.3s【解析】试题分析：从队伍的第一个人踏上桥到队伍最后一个人离开桥，队伍一共行走的路程为x x队 x桥50m100m 150m根据速度公式：vs，t当队伍全部穿过大桥所需要的时间为tx100s v答：总共需要的时间是100s 考点：匀速直线运动【名师点睛】本题考查时间的计算，关键是速度公式及其变形的灵活运用，难点在于路程的确定当队伍全部通过大桥时，队伍经过的距离为队伍的长度与大桥长度之和，行进速度已知，根据速度公式的导出公式求所需的时间