物理机械运动及其描述专项含解析

1、物理机械运动及其描述专项含解析一、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

2、到一个超声波脉冲， 1.5s 1.3s，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t1，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：s1v声 t1测速仪第二次发出超声波时，经过了t2 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：s2v声 t 2因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了：ss2s1汽车行驶了s 共用了时间 tt1 t2t则有 2t1t=1.5s ， 2t 2t=1.3s汽车的速度vs22.7m /

3、st2 一质点由位置A 向北运动了6m 用时 3s 到达 B 点，然后B 点向东运动了5m 用时 1s 到达 C 点，再由C向南运动了1m 用时 1s 到达 D 点（质点在B 点、 C 点没有停顿）（1）在图中，作图表示出质点由A 到 D 整个运动过程的总位移（ 2）求整个运动过程的总位移大小和方向（ 3）求整个运动过程的平均速率（ 4）求整个运动过程的平均速度大小【答案】 （1）（ 2）位移大小 52m 方向东偏北 45o（ 3） 2.4m/s （ 4） 2m / s【解析】【分析】【详解】(1)由位移的方向可知，由起点指向终点的有向线段，如图：(2) 位移大小为：x( ABCD )2BC

4、2(61)252 m5 2m ，方向东偏北450；(3) 平均速率为：vABBCCD6 51 m2.4 m；1t1t2t33 11 ss(4) 平均速度大小为：v2x52m2 mt1t2 t3311ss3 如图所示，一质点自A 点出发，沿半径为r20cm 的圆周逆时针运动2s，运动 3 圆周4到达 B 点，求这段运动过程中：1 质点的路程和位移；2 质点的平均速度的大小【答案】 （1） 0.94m0.28 ，位移方向从A 点指向 B 点（2）0.14m/s【解析】【分析】(1) 位移为从初位置指向末位置的有向线段，为矢量，路程为物体走过的轨迹长度，为标量，据此可正确解答 ；(2) 根据平均速率

5、的定义即可正确解答本题【详解】(1) 质点的路程为质点绕3圆周的轨迹长度，为 x3 2 r30 cm 0.94m ；44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sr 2r 220 2cm0.28m位移方向从 A 点指向 B 点；(2) 平均速度：x2r0.14 mv10 2 cmstts【点睛】对于位移、路程、平均速度、平均速率等基础概念，要深刻理解其定义，注意从标量和矢量的角度进行区分 4 一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带 ，如图所示纸带上有七个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出

6、，所用交流电的频率为50 Hz，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米 (计算结果到小数点后两位)(1)计算 06 点之间的平均速度；(2)打点计时器打计数点4 时小车的瞬时速度接近多少？(3)若电源频率低于50 Hz 时，如果仍按 50 Hz 的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小？【答案】(1)0.68 m/s(2)0.83 m/s(3)偏大【解析】【分析】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度 ，电源频率低于 50 赫兹时，则打点周期大于 0.0

7、2s解： (1)0 6 点间的平均速度为：(2)当打点计时器打计数点4 时，小车的瞬时速度应当最接近于计数点3 和 5 点间的平均速度，则(3)当交流电的频率为50 Hz 时，打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当交流电的频率低于50Hz 时，打点计时器打一次点的时间间隔t 将大于 0.02 s，即 t 时间内的位移我们用0.02 s 的位移计算，因此测出的速度将比真实值偏大5 某质点从 A 点出发做变速直线运动 ,前 3 s 向东运动了 20 m 到达 B 点 ,在 B 点停了 2 s 后又向西运动 ,又经过 5 s 前进了 60 m 到达 A 点西侧的 C 点，如图所示 .求：（1）总路

8、程； （ 2）总位移； （3）全程的平均速度.【答案】 （1） 80 m（ 2） 40m,方向向西（ 3） 4 m/s，方向向西【解析】(1)全过程中的总路程为：s=(20+60)=80m；(2)设向东为正方向，初位置为 A 点，末位置为 C 点，则位移 x=20-60=- 40m,负号表示位移的方向向西(3)所用的总时间t=t1+t2 +t 3=10s平均速度为位移与发生这段位移所用时间的比值，x40平均速度 v4m/s ,负号表示 v 与初速度方向相反 .t10【点睛】路程为物体经过轨迹的长度，由题意可求得总路程；由题意可知总位移与总时间，则可求得总位移；平均速度等于总位移与总时间的比值.

9、6 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。7 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

10、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、乙相距最近，最近距离为52km.2【解析】【分析】【详解】依题意知，当甲经过O 点时 ,乙离 O 点还有半个小时的路程即5 千米远，此后，他们之间的距离将继续减小,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 24t 1 ，则当 t241 h15min

11、 时 s 最小，84（即此时为上午九点十五分），距离的最小值为smin52 km .28 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6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

12、或 6，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。9 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 v.t1t22v1 v210 2018 年 10 月 11 日俄美两国宇航员搭乘 “联盟 ” MS 10 飞船前

13、往国际空间站，在火箭发射升空位于万米高空时，突然出现严重故障。火箭出现故障后，系统逃生机制自动启动。在紧急逃生机制启动后，宇航员所在的载员舱立刻和火箭上面级脱离，坠入大气层。逃逸系统激活后，飞船在大约50 千米高度与火箭分离，最后在地表成功着陆，这是人类历史上首次成功的整流罩逃逸。某校STEM空间技术研究小组对信息收集整理后，对整流罩逃逸下落的最后阶段简化如下：返回舱沿竖直方向下落，某时刻打开主伞，产生3.6104N的阻力，使返回舱经过36s 速度由 80m/s 匀减速至8m/s，此后匀速下落，当返回舱下落到离地高度 1m 时，反冲发动机点火，产生向上的1.2105N 的恒定推力（此时主伞失效

14、，空气阻力不计），最终返回舱以低速成功着落，g 取 10m/s 2。（ 1）求打开主伞匀减速阶段的加速度大小；（ 2）求返回舱的质量；（ 3）求返回舱最终的着陆速度。【答案】（ 1） 2m/s 2（ 2）3000kg （ 3）2m/s【解析】【详解】（1）打开主伞匀减速阶段，v0=80m/s， v1=8m/s ， t=36s，根据速度时间公式，有：v1=v0 -v0v180 8a1t ，打开主伞匀减速阶段的加速度大小：a1=m/s 2=2m/s 2。t36（2）打开主伞匀减速阶段，根据牛顿第二定律，有：Ff-mg =ma1，解得返回舱的质量为：m=3000kg。（3）返回舱在着陆过程中，根据牛

15、顿第二定律，有：F-mg =ma2，得： a2=30m/s2，速度从8m/s 减小着地过程中，根据速度位移公式，有：22v2 -v1 =-2a2h，得返回舱最终的着陆速度：v2=2m/s 。11 如图所示是一条利用打点计时器打出的纸带，0、 1、 2、 3、 4、 5、 6 是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0 的距离如图所示求出打1、2、 3、 4、 5 等计数点时的瞬时速度(计算结果保留两位有效数字)【答案】 0.20 m/s 0.40 m/s 0.61 m/s0.69 m/s0.70 m/s【解析】由于相邻两计数点之间还有四个点未画出，所以图中相邻两个计数点之

16、间的时间为 0.1s ，根据匀变速直线运动中某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度为v10.039 m / s 0.20m / s20.1v20.090.01 m / s 0.40 m / s20.10.1610.039v2m / s 0.61m / s0.1v40.2280.09 m / s0.69 m / s20.1v50.3010.161 m / s0.70m / s 。20.1点睛：要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。12 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）（