高中物理机械运动及其描述基础练习题

高中物理机械运动及其描述基础练习题一、高中物理精讲专题测试机械运动及其描述1．用运动传感器可以测量运动物体的速度：如图所示，这个系统有一个不动的小盒子B ．工作时，小盒B 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B 盒接收．B 将信息输入计算机由计算机处理该信息，可得到被测物体的速度．若B 盒每间隔1.5秒发出一个超声波脉冲，而每隔1.3秒接收到一个超声波脉冲（1）试判断汽车远离小盒B ，还是靠近小盒B ？ （2）试求汽车的速度是多少？【答案】（1）汽车靠近小盒B ，（2） 22.7m/s 【解析】（1）根据题意得：B 盒每间隔1.5秒发出一个超声波脉冲，而每隔1.3秒接收到一个超声波脉冲，1.5 1.3s s >，时间变短，由s=vt 知，s 变小，故汽车运动的物体运动方向是靠近小盒B 盒(2)设第一次超声波发射至返回时间t 1，测速仪第一次发出超声波时，经过了t 1到达了汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也行驶了t 1的时间；汽车距测速仪：11t s v =声 测速仪第二次发出超声波时，经过了t 2到达了汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也行驶了t2的时间；汽车距测速仪：22t s v =声因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了：21s s s =- 汽车行驶了s 共用了时间12t t t t =++∆ 则有12t=1.5s t +∆，22t t=1.3s +∆ 汽车的速度 22.7/s v m s t==2．如图所示，实心长方体木块''''ABCD ABCD -的长、宽、高分别为a 、b 、c ，且.a b c >>有一小虫自A 点运动到'C 点，求：()1小虫的位移大小； ()2小虫的最小路程．【答案】（1）222x a b c =++ （2）()22s a b c =++【解析】()1质点从A 运动到'C 的位移大小等于A 、'C 连线的长度，为22222''x AC AC CC a b c ==+=++()2由于a b c >>，所以将矩形''BCC B 转至与前表面在同一平面，A 、'C 连线的长度为从A 运动到'C 的最短路程， 即22()s a b c =++；答： ()1小虫的位移大小为222a b c ++；()2小虫的最小路程为22()a b c ++．点睛：位移的大小等于首末位置的距离，路程等于运动轨迹的长度，当两点之间沿直线距离最短，路程最短．在计算位移时，注意将立体转成平面后再计算.这种解题的思维方法，在以后的题目中用得不多，但将立体图形展开求解最短路程的方法却可以开拓视野，提高能力．3．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，1t =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Δ1t =0.10s 测速仪收到反射波；2t =1s 时发出第二个脉冲，此后经过Δ2t =0.08s 收到反射波；3t =2s 时发射第三个脉冲，又经过Δ3t =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 ，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)3.43/m s (2) 3.56m/s 2 【解析】(1)由题意得，实验小车在112t t ∆+时刻接收到第一个脉冲，设此时实验小车距测速仪x 1，有112t x v∆= ① 实验小车在222t t ∆+时刻接收到第二个脉冲，设此时实验小车距测速仪x 2，有 222t x v∆= ②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Δx 1，则有 Δx 1=x 1－x 2 ③由①②③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 Δx 1=3.4m ④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隔为Δt ，有2121()()22t tt t t ∆∆∆=+-+ ⑤ 设这段时间内的平均速度为1v ，则有11=x v t∆∆ ⑥ 由④⑤⑥式可得这段时间内的平均速度为1=3.43/v m s ⑦(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 332t x v∆= ⑧ 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 Δx 2=x 2－x 3 ⑨这段时间内的平均速度 21=x v t∆∆' ⑩ 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1v 为1212'1()()222t tt t t ∆∆+++=时刻的瞬时速度 (11)2v 为3223'2()()222t t t t t ∆∆+++=时刻的瞬时速度 (12) 由∆=∆va t 可得：21''21=v v v a t t t -∆=∆- (13) 由①~(13)式可得a =3.56m/s 24．某一长直的赛道上，有一辆F 1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/s 2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v 1=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2105 2vt s sa＝＝＝，此时赛车的位移211002524vx m ma＝＝＝安全车的位移x2=vt2=10×5m=50m，则相距的最远距离△x=x2+200-x1=50+200-25m=225m．（3）设经过t3时间，赛车追上安全车，根据位移关系有：23312002at vt+＝代入数据解得t3=20s此时赛车的速度v3=at3=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．如图为某物体做直线运动的v-t图象．试分析物体在各段时间内的运动情况并计算各阶段加速度的大小和方向．【答案】0-1s内，a1＝4 m/s2，方向与速度方向相同；1-3s内，a2＝－2 m/s2，方向与速度方向相反；3-4s内加速度a3＝－2 m/s2，方向与速度方向相同．【解析】【详解】在0∼1s内，物体做匀加速直线运动，其加速度为2111404/1va m st∆-===∆，方向与速度方向相同；1s∼3s内，物体做匀减速直线运动，其加速度为2222202/1va m st∆--===-∆，方向与速度方向相反；3s∼4s内，物体做匀加速直线运动，其加速度为2333042/2va m st∆-===-∆，方向与速度方向相同．6．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/s2，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v 01＝0，v t1＝108 km/h ＝30 m/s ，t 1＝10 s ，所以2210111300m/s 3m/s 10t v v a t --=== 方向与初速度方向相同．（2）对刹车后的汽车v 02＝40 m/s ，v t2＝0，t 2＝8 s ，所以2220222040m/s 5m/s 8t v v a t --===- 负号表示方向与初速度方向相反．（3）对小球v 03＝10 m/s ，v t3＝-10 m/s ，t 3＝0.2 s ，所以03223331010m/s 100m/s 0.2t v v a t ---===- 负号表示方向与初速度方向相反． 故本题答案是：（1）a 1＝3m/s 2，方向与初速度方向相同； （2）a 2＝5m/s 2，方向与初速度方向相反； （3）a 3＝100m/s 2，方向与初速度方向相反．7．一辆汽车沿直线公路以速度v 1行驶了的路程，接着以速度v 2=20km/h 跑完了其余的的路程，如果汽车全程的平均速度v =27km/h ，则v 1的值为多少km/h ？ 【答案】90km/h 【解析】设全程为s ，前路程的速度为v 1 前路程所用时间为 后路程所用时间为全程平均速度，t =t 1+t 2解得：v 1=90km/h ．【点睛】此题考查的是平均速度计算公式的应用，需要清楚的是：平均速度等于总路程除以总时间，不等于速度的平均.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．某物体沿一直线运动，在第一个时间内平均速度是，第二个时间内平均速度是，第三个时间内平均速度是.(1)全程的平均速度是多少？(2)仍为此全程，若完成的位移时平均速度是v1，完成中间的位移时平均速度是v2，完成最后的位移时平均速度是，全程的平均速度是多少？【答案】（1）（2）【解析】【详解】（1）设全过程所用的时间为，前时间的路程为中间时间的路程为后时间内的成为则全过程的平均速度为：；（2）设全程为6Ｓ前路程的时间为中间路程的时间为完成最后路程的时间为所以整个过程的平均速度为：。

【点睛】设全程为3t或6Ｓ，可以得到全程所用时间、各段路程所用时间，求出全程的平均速度。