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1、高考物理机械运动及其描述解题技巧及经典题型及练习题( 含答案 ) 及解析 (1)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
2、=100m设位移方向与正北方向的夹角为，则603tan37804即位移的方向为北偏东372某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为vt图象，图象如图所示（除2s10s 时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线）已知在小车运动的过程中， 2s14s 时间段内小车的功率保持不变，在14s 末通过遥控使发动机停止工作而让小车自由滑行，小车的质量m=2 0kg ，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变，取g=10m/s 2求：（ 1） 14s18s 时间段小车的加速度大小 a；（ 2）小车匀速行驶阶段
3、的功率P；（ 3）小车在 2s10s 内位移的大小 s2【答案】（ 1） 2 0m/s 2；（ 2） 32W；（ 3） 52m【解析】试题分析：（1）在 14s18s 时间段，由图象可得av14v18 （2 分）t代入数据得 a=2 0m/s 2（ 2 分）（2）在 14s18s，小车在阻力 f 作用下做匀减速运动，则f = ma（1 分）在 10s14s， 小车作匀速直线运动，牵引力F = f =4 0N （ 1 分）小车匀速行驶阶段的功率P=Fv （1 分）代入数据得 P =32W（ 2 分）（3） 2s10s，根据动能定理得Pt fs2 1 mv21 mv22 （ 2 分）22其中 v=
4、8m/s ， v2=4m/s解得 s2 = 52m （ 2 分）考点：动能定理、功率3如图，光滑的水平面上放置质量均为m=2kg 的甲、乙两辆小车，两车之间通过一感应开关相连（当滑块滑过感应开关时，两车自动分离）甲车上带有一半径R=1m 的 1/4 光滑的圆弧轨道，其下端切线水平并与乙车上表面平滑对接，乙车上表面水平，动摩擦因数= ，其上有一右端与车相连的轻弹簧，一质量为m =1kg 的小滑块 P（可看做质点）从圆0弧顶端 A 点由静止释放，经过乙车左端点B 后将弹簧压缩到乙车上的C 点，此时弹簧最短（弹簧始终在弹性限度内），之后弹簧将滑块P 弹回，已知 B、 C 间的长度为 L=15m，求：
5、（1）滑块 P 滑上乙车前瞬间甲车的速度v 的大小；（ 2）弹簧的最大弹性势能 EPm；（ 3）计算说明滑块最终能否从乙车左端滑出，若能滑出，则求出滑出时滑块的速度大小；若不能滑出，则求出滑块停在车上的位置距C 点的距离【答案】（ 1） 1m/s （2） 10 J （ 3）不能滑出， 1m3【解析】试题分析：（ 1）滑块下滑过程中水平方向动量守恒，机械能守恒：解得：，（2）滑块滑上乙车后，由动量守恒定律得：由能量守恒定律有：解得：（3）设滑块没有滑出，共同速度为，由动量守恒可知由能量守恒定律有：解得： L，所以不能滑出，停在车上的位置距C 点的距离为1m考点：动量守恒定律；能量守恒定律【名师点
6、睛】此题考查了动量守恒定律及能量守恒定律的应用；正确分析物体的运动过程，把握每个过程所遵守的物理规律是解题的关键，也是应培养的基本能力本题解题务必要注意速度的方向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
7、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r 20 cm的圆周自A 点出发 ，逆时针运动2 s，运动3 圆周4到达B 点， (计算结果保留三位有效数字)求：(1)质点的位移和路程(2)质点的平均速度和平均速率 【答案】 (1) 28. 3 cm； 94.2 cm (
8、2) 14.2 cm/s； 47.1 cm/s【解析】【分析】【详解】（1）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位移x2r283 cm位移方向由A 点指向B 点质点的路程为质点绕圆周的轨迹长度，则路程 l=2r= 2 20 cm=942cm（2）根据平均速度定义得vx14.2cm/s 平均速度方向是由A 指向 Bt质点的平均速率为l47.1cm/svt6 在上海的高架道路上，一般限速80km/h 。为了监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下相隔L 埋设两个传感器线圈A 和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器
9、能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车（在本题中可看作质点）匀速经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为t ；经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将指令架设在路面上方的照相机C 对汽车拍照，留下违章证据。（1）根据以上信息，回答下列问题：微型计算机计算汽车速度的表达式v_；（2）若 L7m ，t0.3s，则照相机将 _工作。（选填“会”或“不会”）【答案】L）会t【解析】【详解】1 微型计算机计算汽车速度时是用短时间内的平均速度代替瞬时速度，所以汽车速度的表达式：Lvt2 根据 vL 得：tL77080km/h，vkm/hkm/h 126km/ht0.33故超
10、速，故照相机会工作7 计算下列物体的加速度：（以初速度方向为正方向）（1）一辆汽车以72km/h 的速度匀速运动，紧急刹车后经2s 停下来 .（2）高速列车过桥后沿平直铁路匀加速行驶，经100s 速度从 36km/h 增大到 180km/h.（3）沿光滑水平地面以 10m/s 的速度运动的小球，撞墙后以 8m/s 的速度反弹，与墙壁接触时间为 0.1s.【答案】（ 1）（ 2）（3）【解析】【分析】根据加速度的定义式，结合初末速度和时间求出加速度；【详解】（1）规定初速度的方向为正方向，则汽车的加速度为：；（2）规定初速度的方向为正方向，则列车的加速度为：；（3）规定初速度的方向为正方向，则小
11、球的加速度为：。【点睛】解决本题的关键掌握加速度的定义式，注意的矢量性。8 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 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
12、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 023m/s2t1m/s10方向与初速度方向相同（2）对刹车后的汽车v02 40 m/s ， v 0， t 8 s，所以t22a2vt 2v020 40 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 3 v0310 10 m/s2100m/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
13、 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9 一物体从O点出发，沿东偏北3010 m至A点，然后又向正南方向运动5的方向运动m 至 B 点(1)建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹；(2)依据建立的坐标系，分别求出A、 B 两点的坐标；(3)求物体运动的位移、路程【答案】 (1)； (2) A 点的坐标： (53 m,5 m) ， B 点的坐标：(53 m,0) ； (3) 位移为 53 m，方向向东，路程为15 m【解析】【分析】【详解】(1)坐标系如图所示，线OAB 为运动轨迹(2) xA5 3m
14、 ， yA=5m； xB5 3m ， yB=0A 点的坐标：（53m，5m），B 点的坐标： （53m，0m）(3)物体的位移为O 到 B 位移为：OA2AB2102525 3m方向向东 .路程为 10m+5m=15m 【点睛】本题的关键是根据几何关系确定B 点的位置，要求同学们能正确建立合适的坐标系.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
15、最近，最近距离为5 2 km.2【解析】【分析】【详解】依题意知，当甲经过的距离将继续减小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,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 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 .211 物体从 A 运动到 B，前半程的平均速度为 v1，后半程的平均速度为 v
16、2，那么全程的平均速度是多大？2v1v2【答案】v1 v2【解析】【分析】根据平均速度的定义vx求解即可。t【详解】2s；则前半程的时间 t1=ss设全程的位移为，后半程的时间v2=；v1v2则平均速度 v2x2v1v2t1t 2v1 v212 一小车正以6m/s 的速度在水平地面上运动，如果小车以2m/s 2 的加速度做加速直线运动，当小车速度增大到10m/s 时，经历的时间是多少？再经5s，小车的速度增加到多大？作出小车的v t 图象【答案】 (1) t =2 s (2)v=20 m/s (3)【解析】【分析】根据加速度的定义式求时间，由此公式变形求速度，结合速度画出速度图象 【详解】根据 av 得：tvv010 62s ；tsa2再经 5s，小车的速度为：v3vat3(1025) m s20 m s小车以初速度6m/s ，加速度为2 m s2 的匀加速直线运动，即速度与时间的关系式为：v 6 2t ，所以 v-t 图象如图：【点睛】解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式，并能灵活运用，计算时要细心