高考物理机械运动及其描述真题汇编(含答案)

高考物理机械运动及其描述真题汇编(含答案)
一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述
1．某十字路口的监控录像显示，一辆汽车在马路上行驶，t ＝0时，汽车在十字路口中心的左侧20m 处；过了2s ，汽车正好到达十字路口的中心；再过3s ，汽车行驶到了十字路口中心右侧30m 处．如果把这条马路抽象为一条坐标轴x ，十字路口中心定为坐标轴的原点，向右为x 轴的正方向．
（1）试将汽车在三个观测时刻的位置坐标填入表中. 观测 时刻 t ＝0时
过2s
再过3s
位置 坐标
x 1＝ x 2＝ x 3＝
（2）说出前2s 内、后3s 内汽车的位移分别为多少？这5s 内的位移又是多少？ 【答案】（1）－20m ；0；30m （2）20m ；30m ；50m 【解析】 【详解】
（1）把马路抽象为坐标轴，因为向右为x 轴的正方向．所以，在坐标轴上原点左侧的点的坐标为负值，原点右侧的点的坐标为正值，即12320m 030m x x x =-==，，； （2）前2s 内的位移()121020m 20m x x x ∆=-=--=； 后3s 内的位移23230m 030m x x x ∆=-=-=； 这5s 内的位移()3130m 20m 50m x x x ∆=-=--=；
上述位移Δx 1、Δx 2和Δx 都是矢量，大小分别为20m 、30m 和50m ，方向都向右，即与x 轴正方向相同．
2．在运动场的一条直线跑道上，每隔5m 放置一个空瓶子，运动员在进行折返跑训练时，从中间某一瓶子处出发，跑向最近的空瓶，将其扳倒后返回，再扳倒出发点处的瓶子，之后再折返跑到最近的空瓶，将其扳倒后返回，依此下去，当他扳倒第6个空瓶时，他经过的路程是多大？位移是多大？从中间某一瓶子处出发后，他再经过出发点几次？ 【答案】路程80m ；位移10m ；再经过出发点4次
【解析】
【分析】
【详解】
如图所示，设运动员从位置O出发跑向位置a，扳倒空瓶后返回位置O，扳倒空瓶后又跑向位置c，扳倒空瓶再跑向位置b，依次进行下去，当他扳倒第6个空瓶时应在位置d处，据此可求出运动员的总路程和位移．由以上分析得路程，代入数据后得到．位移大小；往返过程中共经过出发点O处5次（不包括出发点）．
3．我国ETC联网正式启动运行，ETC是电子不停车收费系统的简称．汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示．假设汽车以v0=15m/s朝收费站正常沿直线行驶，如果过ETC通道，需要在收费线中心线前10m处正好匀减速至v=5m/s，匀速通过中心线后，再匀加速至v0正常行驶；如果过人工收费通道，需要恰好在中心线处匀减速至零，经过20s缴费成功后，再启动汽车匀加速至v0正常行驶．设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为1m/s2，求：
（1）汽车过ETC通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小；
（2）汽车过ETC通道比过人工收费通道节省的时间是多少．
【答案】（1）210m（2）27s
【解析】试题分析：（1）汽车过ETC通道：减速过程有：，解得
加速过程与减速过程位移相等，则有：
解得：
（2）汽车过ETC通道的减速过程有：
得总时间为：
汽车过人工收费通道有：，x2=225m
所以二者的位移差为：△=x2﹣x1=225m﹣210m=15m．（1分）
则有：27s
考点：考查了匀变速直线运动规律的应用
【名师点睛】在分析匀变速直线运动问题时，由于这一块的公式较多，涉及的物理量较多，并且有时候涉及的过程也非常多，所以一定要注意对所研究的过程的运动性质清晰，对给出的物理量所表示的含义明确，然后选择正确的公式分析解题
4．一列士兵的队伍长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t1，从队头到队尾的时间为t2，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=t1+t2，即：=+，整理上式得：6v12-5v1v2-
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：s1＝s2＝432m．
考点：相遇问题
5．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，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()2
2105cm 18.6m AB s π=+≈ 。

（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
221010cm 14.1m AB x =+≈ 。

6．一辆汽车以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v 0 = 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
220020
m/s 5m/s 4
v v a t =
==--- 汽车刹车加速度大小为5m/s 2，方向与初速度方向相反
7．如表所示是京九铁路北京西至深圳某一车次运行的时刻表，设火车在每个车站都能准点到达，准点开出．（下列所求速度单位均用：m/s ）
（1）T107次列车由北京西站开出直至到达聊城站，运行的平均速度是多少？ （2）T107次列车由聊城站开出直至到达菏泽站，运行的平均速度是多少？ （3）T108次列车在9时30分的瞬时速度是多少？ 【答案】(1)24.9/m s （2）36.63/m s （3）瞬时速度为0 【解析】 【详解】
(1)由列车时刻表可得：x 1=350km=3.5×105m t 1=234min=1.404×104s
则:5
114
1 3.510m/s 24.9m/s 1.40410x v t ⨯=
==⨯ (2)由列车时刻表可得：x 2=178km=1.78×105m t 2=81min=4.86×103s
则:5
223
2 1.7810m/s 36.63m/s 4.8610x v t ⨯=
==⨯ (3)由列车时刻表可以看出：列车9：28到达聊城站，9：36从聊城站开出，所以9：30列车停在聊城站，瞬时速度为0． 【点睛】
解决本题的关键掌握平均速度的求法，注意该题中的平均速度实际上等于平均速率的大小，根据路程与时间的比值
8．某运动员在百米直线跑道上从A 点以8 m/s 的速度跑了80 m 到B 点，然后从B 点返回又以2 m/s 的速度走了20 m 到C 点，求这个运动员从A 到C 的平均速度大小和平均速率各是多少？
【答案】3 m/s ; 5 m/s 【解析】 【详解】 从A 到B 的时间
；从B 到C 的时间
；
则运动员从A 到C 的平均速度大小：；
平均速率大小：
【点睛】
题主要考查了平均速度及平均速率的计算，明确平均速度是位移和时间的比值；平均速率等于路程和时间的比值，是基础题。

9．物体从A 运动到B ，前半程的平均速度为v 1，后半程的平均速度为v 2，那么全程的平均速度是多大？
【答案】12
12
2
v v v v +
【解析】 【分析】
根据平均速度的定义x
v t
∆= 求解即可。

【详解】
设全程的位移为2s ；则前半程的时间t 1=1s v ，后半程的时间v 2=2
s
v ；
则平均速度121212
22v v x
v t t v v =
=++
10．某物体沿一条直线运动：
（1）若前一半时间内的平均速度为v 1，后一半时间内的平均速度为v 2，求全程的平均速度．
（2）若前一半位移的平均速度为v 1，后一半位移的平均速度为v 2，全程的平均速度又是多少？中国首艘航空母舰“辽宁”号交付海军服役后，进行了舰载机起降等多项科学实验，使我国海军力量不断发展壮大．若在某次海上军事演习中，一艘驱逐舰以90km/h 的速度追赶在它前面120km 处正向同方向匀速航行的航空母舰，驱逐舰总共追赶了270km 才赶上，则航空母舰的舰速为多大？
【答案】（1）12
2v v v +=（2）1212
2
v v v v ；50km/h
【解析】 【分析】
由速度公式的变形公式求出前一半时间通过的路程和后一半时间通过的路程，然后由平均速度公式求出全程的平均速度；由速度公式的变形公式求出汽车的运动时间，然后由平均速度公式求出全程的平均速度；先根据快艇的速度和行驶距离求出所用时间，用快艇行驶的距离减去快艇和航空母舰原先的距离就等于航空母舰的行驶距离，根据速度公式即可求出． 【详解】
（1）设全程的时间为2t ，前一半时间通过的位移11x v t =， 后一本时间通过的位移：22x v t =， 全程的平均速度：121212222
x x v t v t v v v t t +++=
==； （2）设甲乙两地间的距离是2x ， 则前半段与后半段的位移都是x ，由x
v t
=
得汽车的运动时间：1212x x t t v v ==
，， 总的运动时间：12t t t =+，全程的平均速度：
12
12
1212
222v v x x
v x x t t v v v v '=
==+++； 根据公式s v t
=
，快艇和航空母舰的运动时间为11270390/s km t h v km h =
==； 航空母舰走的距离为2270120150s km km km =-=， 军舰的速度为：2215050/3s km
v km h t h
===． 【点睛】
本题考查了求汽车的平均速度问题，熟练应用平均速度公式及其变形公式即可正确解题，解题时要注意，平均速度是物体的路程与所用时间的比值，求平均速度应先求出路程与所对应的运动时间．
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:
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2x aT ∆=，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．某同学用电磁打点计时器研究手拉纸带的运动情况，得到的纸带如图所示，他在纸带上找出连续的6个点，分别标记上A 、B 、C 、D 、E 、F ，并用直尺量出两个相邻点间的距离x 1、x 2、x 3、x 4、x 5，数据见下表． (电磁打点计时器使用50 Hz 低压交流电源)
x 1/cm x 2/cm x 3/cm x 4/cm x 5/cm 3.75
4.50
5.12
4.65
4.12
(1)根据这些数据，运用你学过的知识，求出纸带在A 、E 段运动时的平均速度． (2)求出打B 点时纸带运动的瞬时速度的最合理值． 【答案】(1)2.25 m/s (2)2.06 m/s 【解析】 【分析】
根据x
v t
∆=
∆计算纸带在AE 段运动时的平均速度，由纸带运动情况可知纸带做变速运动，则打B 点时纸带的瞬时速度最接近于AC 段的平均速度；
【详解】 解：（1）根据1234
4x x x x x v t T
+++∆=
=∆ 代入解得 2.25/v m s =
（2）由纸带运动情况可知纸带做变速运动，则打B 点时纸带的瞬时速度最接近于AC 段的平均速度12
2B x x v T
+=
代入解得 2.06/B v m s =。