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文檔簡介
易錯(cuò)點(diǎn)01不會分析直線運(yùn)動(dòng)中的勻變速與變速問題
目錄
01易錯(cuò)陷阱
易錯(cuò)點(diǎn)一、忽略運(yùn)動(dòng)公式中、速度和加速度的矢量性
易錯(cuò)點(diǎn)二、兩種勻減速直線運(yùn)動(dòng)的比較
易錯(cuò)點(diǎn)三、對追及相遇問題挖掘隱含條件、臨界條件不夠
易錯(cuò)點(diǎn)四、對運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像理解不準(zhǔn)確
02易錯(cuò)知識點(diǎn)
知識點(diǎn)一剎車問題
知識點(diǎn)二0-v-0模型
知識點(diǎn)三反應(yīng)時(shí)間與限速問題
知識點(diǎn)四蹦極類問題
03舉一反三——易錯(cuò)題型
題型一:剎車類問題
題型二:運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像問題
題型三:追及、相遇問題
題型四:0-v-0運(yùn)動(dòng)模型
題型五:反應(yīng)時(shí)間與限速問題
題型六:非勻變速直線運(yùn)動(dòng)問題
04易錯(cuò)題通關(guān)
易錯(cuò)點(diǎn)一、忽略運(yùn)動(dòng)公式中、速度和加速度的矢量性
1.對于勻變帶直線運(yùn)動(dòng)公式運(yùn)用時(shí)一定要注意矢量的方向,如果題中沒有給出,則需要考生考慮多
方向的可能性,然后規(guī)定正方向(或建立x軸或y軸),將矢量轉(zhuǎn)化為標(biāo)量進(jìn)行運(yùn)算求解。運(yùn)動(dòng)存在往
返情況:一定要先選定一個(gè)正方向,在使用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)要注意矢量(如速度、
加速度、位移等)的正負(fù)。比較矢量情況:矢量相同必須是大小、方向都相同;若只比較大小,不需
要考慮方向。
易錯(cuò)點(diǎn)二、兩種勻減速直線運(yùn)動(dòng)的比較
1.剎車類問題
(1)其特點(diǎn)為勻減速到速度為零后停止運(yùn)動(dòng),加速度α突然消失.
(2)求解時(shí)要注意確定實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間.
(3)如果問題涉及最后階段(到停止)的運(yùn)動(dòng),可把該階段看成反向的初速度為零的勻加速直線
運(yùn)動(dòng).
2.雙向可逆類問題0-v-0模型
(1)示例:如沿光滑固定斜面上滑的小球,到最高點(diǎn)后仍能以原加速度勻加速下滑,全過程加速度大
小、方向均不變,
(2)注意:求解時(shí)可分過程列式也可對全過程列式,但必須注意x、v、α等矢量的正負(fù)號及物
理意義.
易錯(cuò)點(diǎn)三、對追及相遇問題挖掘隱含條件、臨界條件不夠
可概括為“一個(gè)臨界條件”“兩個(gè)關(guān)系”。
(1)一個(gè)臨界條件:速度相等。它往往是物體間能否追上或(兩者)距離最大、最小的臨界條件,也是分析
判斷問題的切入點(diǎn)。
(2)兩個(gè)關(guān)系:時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系,通過畫草圖找出兩物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系是解題的突破
口。
易錯(cuò)點(diǎn)四、對運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像理解不準(zhǔn)確
1.不理解直線運(yùn)動(dòng)x-t圖像
勻速直線運(yùn)動(dòng)的x-t圖象是一條傾斜的直線,如圖中圖線甲;
①勻變速直線運(yùn)動(dòng)的x-t圖象是一條拋物線,如圖線乙。
②若x-t圖象是一條平行于時(shí)間軸的直線,則表示物體處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖線丙。
③2不理解直線運(yùn)動(dòng)v-t圖像
勻速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是與橫軸平行的直線,如圖中圖線甲。
①勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線,如圖線乙。
②
若v-t圖象是曲線,不同點(diǎn)切線的斜率不同,表示物體做變加速運(yùn)動(dòng)。圖線丙表示物體的加速度逐
漸變大,圖線丁表示物體的加速度逐漸減小。
知識點(diǎn)一剎車問題
(1)剎車問題在實(shí)際生活中,汽車剎車停止后,不會做反向加速運(yùn)動(dòng),而是保持靜止。
(2)題目給出的時(shí)間比剎車時(shí)間長還是短?若比剎車時(shí)間長,汽車速度為零.若比剎車時(shí)間短,可利用
公式直接計(jì)算,因此解題前先求出剎車時(shí)間。
00
(3)剎?車=時(shí)?間+的??求法.由,令,求出?便為剎車時(shí)間,即。
?0
?0?=?0+???=0?0?0=??
(4)比較與,若,則;若,則。
(5)若??,0則?≥?0,車已?=經(jīng)0停止,?求<剎?0車距?離=的?方0法+有??三種:
0
?≥??=012
根據(jù)位移公式x=v0t+at,注意式中只能取
2
0
①2??
根據(jù)速度位移公式-v0=2ax;[來源:學(xué)*科*網(wǎng)Z*X*X*K]
②根據(jù)平均速度位移公式.
?0
③?=2?
知識點(diǎn)二0-v-0模型
1.特點(diǎn):初速度為零,末速度為v,兩段初末速度相同,平均速度相同。三個(gè)比例式:
速度公式推導(dǎo)可得:
?1?2
①?0=?1?1?0=?2?2?2=?1
速度位移公式推導(dǎo)可得:
22?1?2
②?0=2?1?1?0=2?2?2?2=?1
平均速度位移公式推導(dǎo)可得:
?0?1?0?2?1?1
③?1=2?2=2?2=?2
位移三個(gè)公式:;;
2.22
?0?0?01212
3.v-t圖像?=2(?1+?2)?=2?1+2?2?=2?1?1+2?2?2
v
v0
a1
a2
Ot1t2t
知識點(diǎn)三反應(yīng)時(shí)間與限速問題
1.先勻速,后減速運(yùn)動(dòng)模型---反應(yīng)時(shí)間問題
v
v0
a
x1
x2
Ot1t
總位移
2
?0
?=?0?1+2?
2.先加速后勻速運(yùn)動(dòng)模型----限速問題
v
v0
a
Ott
加速時(shí)間;加速距離
2
?0?0
?1??12?
勻速時(shí)間=;勻速距離=
?0?0
?2=????2=?0(???)
總位移
2
?0
?=?0??2?
知識點(diǎn)四蹦極類問題
1.力與運(yùn)動(dòng)-----下落的“三段四點(diǎn)”:
2.四個(gè)圖像
v-t圖a-t圖F-t圖a-x圖
題型一:剎車類問題
【例1】(多選)(2023?蕉城區(qū)校級一模)如圖所示,某飛機(jī)著陸時(shí)的速度v0=216km/h,隨后沿直
線勻減速滑行到靜止。從飛機(jī)著陸開始計(jì)時(shí),該飛機(jī)在倒數(shù)第4s內(nèi)的位移為7m,下列說法正確
的是()
A.該飛機(jī)的加速度大小為2m/s2
B.該飛機(jī)著陸后5s時(shí)的速度大小為40m/s
C.該飛機(jī)在跑道上滑行的時(shí)間為30s
D.該飛機(jī)在跑道上滑行的距離為1800m
【解答】解:A、飛機(jī)著陸時(shí)的速度v0=216km/h=60m/s
飛機(jī)做末速度為零的勻減速直線運(yùn)動(dòng),可逆向看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),該飛機(jī)在倒數(shù)
第4s內(nèi)的位移為7m,設(shè)飛機(jī)的加速度大小為a,有:7m
1212
2??4???3=
代入數(shù)據(jù)解得:a=2m/s22
故A正確;
C、飛機(jī)在跑道上滑行的時(shí)間為ts=30s
?060
故C正確;=?=2
B、該飛機(jī)著陸后5s時(shí)未停止運(yùn)動(dòng),速度大小為v5=v0﹣at5=60m/s﹣2×5m/s=50m/s
故B錯(cuò)誤;
D、該飛機(jī)在跑道上滑行的距離為xv0t60×30m=900m
11
故D錯(cuò)誤。=2=2×
故選:AC。
【變式1-1】(多選)(2023?沙河口區(qū)校級一模)小明到汽車站時(shí),車正以8m/s的速度沿平直道路勻
速駛離車站,司機(jī)聽到呼喊聲,反應(yīng)0.5s后立即以2m/s2的加速度勻減速剎車。設(shè)司機(jī)聽到呼喊
聲時(shí),小明距離汽車8m,正以4m/s的速度勻速追趕汽車。則從司機(jī)聽到呼喊聲到小明追上汽車,
下列說法正確的是()
A.經(jīng)過2s小明和汽車間距離最大
B.經(jīng)過6s小明追上汽車
C.小明和汽車間的最大距離為14m
D.汽車的位移為20m
【解答】解:AC、當(dāng)小明和汽車速度相同時(shí)距離最大,設(shè)經(jīng)過時(shí)間t汽車減速至4m/s,汽車減速
至4m/s的時(shí)間為:t2s
??4?/?
==2=
小明和汽車間距離最大時(shí)?經(jīng)過2?的/?時(shí)間為:t1=2s+0.5s=2.5s
22
汽車減速到4m/s過程中位移為:x1=v0tat=8×2m2×2m=12m,勻速運(yùn)動(dòng)0.5s的距離
11
??×
為:x2=v0t0=8m/s×0.5s=4m22
小明所走距離為:x2=v(t+t0)=4×(2+0.5)m=10m
小明和汽車間的最大距離為:sm=4m+12m+8m﹣10m=14m,故A錯(cuò)誤,C正確;
′
BD、汽車開始距離小明8m,減速過程的時(shí)間為:t′4s,位移為:x′at22
?8?/?11
==2===×
×42m=16m?2?/?22
汽車所走總位移為:s1=4m+16m=20m
汽車距離車站總共距離為:s2=4m+8m+16m=28m,這段時(shí)間小明的位移為:x″=4×4.5m=18m
此時(shí)還未追上汽車,所以小明追上汽車的時(shí)間為:t總s=7s,故B錯(cuò)誤,D正確。
?228
故選:CD。=?=4
【變式1-2】(多選)(2023?寶雞一模)甲、乙兩車在同一條平直的道路上行駛,它們運(yùn)動(dòng)的位置x
隨時(shí)間t變化的x﹣t圖線如圖所示,已知甲車做勻速直線運(yùn)動(dòng),乙車做勻變速直線運(yùn)動(dòng),且乙車
運(yùn)動(dòng)x﹣t圖線與t軸相切于10s處,則下列說法正確的是()
A.t=10s時(shí)刻乙車速度減小為零
B.乙車的初位置在x0=60m處
C.從0至t=5s的時(shí)間內(nèi)兩車行駛的位移相等
D.兩車相遇時(shí),乙車速度大小為8m/s
【解答】解:A、x﹣t圖像切線的斜率表示速度,乙車運(yùn)動(dòng)的x﹣t圖線與t軸相切于10s處,則
t=10s時(shí)刻乙車速度減小為零,故A正確;
B、乙車的運(yùn)動(dòng)可逆向看作初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),5~10s內(nèi),由位移—時(shí)間公式得:
x1
2
11
代=入2數(shù)?據(jù)?解得:a=1.6m/s2
2
乙車的位移大小x21.6×10m=80m
121
=??2=×
則乙車的初位置在x0=280m處2,故B錯(cuò)誤;
C、0~5s內(nèi),甲車的位移x甲=20m﹣0=20m
乙車的位移x乙=0﹣80m=﹣80m
兩車位移不相等,故C錯(cuò)誤;
D、兩車相遇時(shí),乙車速度大小為v=at1=1.6×5m/s=8m/s
故D正確。
故選:AD。
【變式1-3】(2023?重慶模擬)有人提出了高速列車不停車換乘的設(shè)想。高速列車A以v0做勻速直
線運(yùn)動(dòng),接駁列車B在相鄰車道由靜止開始做加速度大小為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),與車A同向行
駛。兩車同時(shí)到達(dá)交匯點(diǎn)時(shí),車B剛好加速到v0,然后兩車保持該速度行駛供乘客換乘。若將兩
車視為質(zhì)點(diǎn),求:
(1)車B出發(fā)時(shí),車A與交匯點(diǎn)的距離;
(2)換乘完畢后,車B做勻減速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)了距離s0后停止,求此過程中車B運(yùn)動(dòng)的加速
度大小和運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
【解答】解:(1)當(dāng)B剛好加速到v0,所用時(shí)間為t,由速度—時(shí)間公式得:v0=at
解得:
?0
?=?
車A與交匯點(diǎn)的距離
2
00
0??
(2)車B的運(yùn)動(dòng)可逆?向=看?作×初?速=度為?0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)速度—位移公式得:
2
00
解得:?=2?'?
2
?0
?'=
根據(jù)速度—時(shí)2?間0公式得:v0=a't
解得:
2?0
?=?0
題型二:運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像問題
【例2】(2024?鄭州一模)如圖所示,拋物線a和直線b分別是在平直公路上行駛的汽車a和b的位
置—時(shí)間(x﹣t)圖像,t2時(shí)刻對應(yīng)拋物線的頂點(diǎn)。下列說法正確的是()
A.在t3時(shí)刻,兩車速率相等
B.在0~t3時(shí)間內(nèi),b車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
C.在0~t3時(shí)間內(nèi),t2時(shí)刻兩車相距最遠(yuǎn)
D.在t1~t3時(shí)間內(nèi),a與b車的平均速度相等
【解答】解:A、根據(jù)﹣t圖像的斜率表示速度,圖線的斜率大小表示速度大小,可知在t3時(shí)刻,
兩車圖像斜率不相等,則兩車速率不相等,故A錯(cuò)誤;
B、在0~t3時(shí)間內(nèi),b車圖像的斜率不變,速度不變,做勻速直線運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;
C、在0~t3時(shí)間內(nèi),當(dāng)兩車速度相同時(shí),相距最遠(yuǎn),根據(jù)圖線的切線斜率可知不是t2時(shí)刻,故C
錯(cuò)誤;
D、在t1~t3時(shí)間內(nèi),a與b車通過的位移相同,所用時(shí)間相同,則平均速度相同,故D正確。
故選:D。
【變式2-1】(2025?什邡市校級一模)為檢測某新能源動(dòng)力車的剎車性能,現(xiàn)在平直公路上做剎車實(shí)
驗(yàn),某動(dòng)力車在剎車過程中位移和時(shí)間的比值與t之間的關(guān)系圖像如圖所示。下列說法正確的是
?
()?
A.動(dòng)力車的初速度為20m/s
B.剎車過程中加速度大小為2.5m/s2
C.剎車過程持續(xù)的時(shí)間為6s
D.從開始剎車時(shí)計(jì)時(shí),經(jīng)過8s,該車的位移大小為80m
【解答】解:AB、由圖可得,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間公式
?
=?2.5?+30?/??=?0?+
?2
得,對比可得v0=30m/s,a=﹣5m/s,即剛剎車時(shí)動(dòng)力車的速度大小為30m/s,
12?1
??=??+?02
2剎車過程?動(dòng)力2車的加速度大小為5m/s,故AB錯(cuò)誤;
C、剎車過程持續(xù)的時(shí)間為t,故C正確;
0??0?30
==?=6?
D、整個(gè)剎車過程動(dòng)力車經(jīng)過6s,?則8s?內(nèi)5的位移為,故D錯(cuò)誤。
?030
故選:C。?=2?=2×6?=90?
【變式2-2】(2024?浙江二模)小張同學(xué)發(fā)現(xiàn)了一張自己以前為研究機(jī)動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)情況而繪制的
?1
2?
圖像(如圖)。已知機(jī)動(dòng)車運(yùn)動(dòng)軌跡是直線,則下列說法合理的是()??
A.機(jī)動(dòng)車處于勻加速狀態(tài)
B.機(jī)動(dòng)車的初速度為﹣4m/s
C.機(jī)動(dòng)車的加速度大小為20m/s2
D.機(jī)動(dòng)車在前3秒的位移是25m
【解答】解:ABC、根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移—時(shí)間公式,
2
01
?=??+2??
變形可得:,可知的圖像斜率表示初速度,得出v0=km/s=20m/s,
??01?14
2=+?2?=
縱軸截距為?b=﹣?4m/s2,解?得a=?﹣8m/s2,可知機(jī)動(dòng)車處于勻減速狀態(tài)0,.2初速度為20m/s,
1
加速度大小為8m/s2,故=A2B?C錯(cuò)誤;
D、根據(jù)速度—時(shí)間公式v0=at可得機(jī)動(dòng)車勻減速運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為s,
??0
故機(jī)動(dòng)車在前3秒的位移等于機(jī)動(dòng)車在前2.5秒的位移,可得機(jī)動(dòng)車?=在前?3=秒2的.5位移為
m,故D正確。
?0
故?=選:2?D=。25
【變式2-3】(2024?龍鳳區(qū)校級模擬)利用圖像法研究物理量之間的關(guān)系是常用的一種數(shù)學(xué)物理方法。
如圖所示,為物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)各物理量之間的關(guān)系圖像,x、v、a、t分別表示物體的位移、速
度、加速度和時(shí)間。下列說法中正確的是()
A.根據(jù)甲圖可求出物體的加速度大小為1m/s2
B.根據(jù)乙圖可求出物體的加速度大小為5m/s2
C.根據(jù)丙圖可求出物體的加速度大小為2m/s2
D.根據(jù)丁圖可求出物體在前2s內(nèi)的速度變化量大小為6m/s
【解答】解:A.根據(jù)公式,由于甲圖中x﹣t2圖像為正比關(guān)系圖線,可知x﹣t2
12
?=?0?+??
圖像的斜率為:2,則加速度為a=2m/s2,故A錯(cuò)誤;
12?022
?=?/?=1?/?22
B.根據(jù)關(guān)系22?0,根據(jù)乙圖中v﹣x圖像為正比關(guān)系圖線,可知v﹣x圖像的斜率為:
22
??0
?=2,??則加速度為a=5m/s2,故B正確;
1022
2?=?/?=10?/?
C.根據(jù)1公式,整理得,根據(jù)丙圖中圖像為一次關(guān)系圖線,則t
12?1??
?=?0?+??=?0+?????
圖像的斜率為:2?2,解得a=﹣4m?/s2,物體的加速度大小為4m?/s2,
10?422
?=?=?/?=?2?/?
故C錯(cuò)誤;22
D.物理學(xué)中a﹣t圖像的圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積表示這段時(shí)間內(nèi)物體的速度變化量,則丁圖
中a﹣t圖可求出物體在前2s內(nèi)的速度變化量大小為,故D錯(cuò)誤。
1
故選:B。??=2×3×2?/?=3?/?
題型三:追及、相遇問題
【例3】(2025?什邡市校級一模)甲車以4m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),乙車在甲前面的另一平行車
道以10m/s的速度同向做勻速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)它們相距16m(沿車道方向)時(shí),乙車開始剎車做勻
減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為2m/s2。從乙車開始剎車到甲車追上乙車,所用為時(shí)間()
A.8sB.10.25sC.10.5sD.15s
【解答】解:乙車減速時(shí)間乙
?210
?=?=2?=5?
乙剎車到停止的位移乙
22
?210
?==?=25?
從乙車開始剎車到甲車追上2乙?車2,×有2v甲t﹣x乙=x0
解得t=10.25s
故B正確,ACD錯(cuò)誤。
故選:B。
【變式3-1】(2024?西安模擬)一種新型汽車的自適應(yīng)巡航(ACC)功能,是利用激光雷達(dá)實(shí)時(shí)偵測
與前車距離,通過運(yùn)算決定后續(xù)駕駛動(dòng)作。某階段后車與前車在同一平直車道向前行駛,后車在
勻速前進(jìn),速度為v=20m/s,前車在做勻變速運(yùn)動(dòng),從t=0時(shí)刻開始,偵測到兩車距離d與時(shí)
刻t的對應(yīng)關(guān)系如下表所示。下列說法正確的是()
L/s0123…
d/m80838483…
A.t=0時(shí)前車速度為22m/s
B.t=4s時(shí)兩車速度相等
C.前車加速度大小為2m/s2
D.t=4s時(shí)兩車距離為82m
【解答】解:AC、根據(jù)表格的時(shí)間可知,在t=0s時(shí),兩車相距80m,在t=1s時(shí),兩車相距83m,
則在前1s內(nèi)前車的相對位移為:x1=83m﹣80m=3m,同理可知,在t=1s∽t=2s內(nèi),前車的相
對位移為:x2=84m﹣83m=1m,則前車的相對加速度為:,由
?2??21?322
?=22?/?=?2?/?
?=1
于后車做勻速運(yùn)動(dòng),則前車的加速度為,由可得:v01=4m/s,
212
?1=?=?2?/??1=?01?+?1?
所以t=0時(shí),前車的速度為:v0=v01+v后=4m/s+20m/s=24m/s,故A錯(cuò)2誤,C正確;
B、當(dāng)t=4s時(shí),前車的速度為:v4=v0+a1t=24m/s﹣2×4m/s=16m/s,所以兩車速度不相等,故
B錯(cuò)誤;
D、在t=4s內(nèi),前車發(fā)生的位移為:,后車發(fā)
1212
?4=?0?+?1?=24×4??×2×4?=80?
生的位移為:x后=v后t=20×4m=80m,則此時(shí)2兩車相距為:d=x4+280m﹣x后=80m+80m﹣80m
=80m,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【變式3-2】春暖花開,惠風(fēng)和暢,自駕出游。在平直公路上,甲、乙兩車同向行駛,其v﹣t圖像
如圖所示。已知兩車在t=3s時(shí)并排行駛,則()
A.在t=0.5s時(shí),乙車在甲車前
B.在t=0時(shí),甲車在乙車前12.5m
C.兩車另一次并排行駛的時(shí)刻是t=2s
D.甲、乙車兩次并排行駛的位置之間沿公路方向的距離為40m
【解答】解:AC、v﹣t圖像與坐標(biāo)軸所圍的面積表示位移,由圖像得,1~3s內(nèi)兩車位移相同,
由題意可知,3s時(shí)兩車并排行駛,則1s時(shí)兩車并排行駛。由圖像得,0.5s~1s內(nèi),乙的位移大于
甲的位移,在0.5s時(shí),甲車在乙車前,故AC錯(cuò)誤;
甲共
B、1s時(shí),甲車的速度為v甲m/s=10m/s
?+?
00+20
乙共=2=2
乙車的速度為v乙m/s=15m/s
?+?
010+20
==
0~1s內(nèi),甲車的位移為2x甲(v20甲+v甲)t(0+10)×1m=5m
11
=2=2×
乙車的位移為x乙(v0乙+v乙)t(10+15)×1m=12.5m
11
==×
則t=0時(shí),甲車在乙2車前方,距離為2Δx=x乙﹣x甲=12.5m﹣5m=7.5m
故B錯(cuò)誤;
D、1~3s內(nèi)甲車的位移為xt′=20×(3﹣1)m=40m
即甲、乙車兩次并排行駛的位=置?之間沿公路方向的距離為40m,故D正確。
故選:D。
【變式3-3】(2024?鯉城區(qū)校級模擬)2023年11月,我國國內(nèi)首條完全自主知識產(chǎn)權(quán)的磁浮試驗(yàn)線
高速飛車大同(陽高)試驗(yàn)線一期主體工程全部完工了,據(jù)說這一類高鐵它的時(shí)速最大可以達(dá)到
1000公里,成為“地表最快”的車,原來的“綠皮”火車越來越多被替代。A、B兩列火車,在
同一軌道上同向行駛,A車在前,速度vA=72km/h,B車在后,速度vB=30m/s。已知B車在進(jìn)
行火車剎車測試時(shí)發(fā)現(xiàn),若車以30m/s的速度行駛時(shí)剎車后至少要前進(jìn)450m才能停下,問:
(1)B車剎車的最大加速度為多大?
(2)因大霧能見度低,B車在距A車x0=200m處才發(fā)現(xiàn)前方A車,這時(shí)B車立即剎車。若B
剎車時(shí)A車仍按原速前進(jìn),兩車是否會相撞?若會相撞,將在B車剎車后何時(shí)相撞?若不會相撞,
則兩車相距最近是多少?
2
【解答】解:(1)設(shè)火車的加速度為aB,由v2aBx得:
2
???=
2222
?22
????0?30
所?以=B車2?剎車=的2×最4大50加?速/?度為=?1.10.m0?/s/2。?
(2)A車速度為vA=72km/h=20m/s,則A、B車運(yùn)動(dòng)速度相等所用的時(shí)間為:
??
0???
?=??=
30?20
?=10?
xA=1vAt0=10×20m=200m
??+??30+20
??=?0=×10?=250?
因xB<x2A+x0=400m2,故兩車不會相撞。
此時(shí)兩車之間的距離:Δx=xA+x0﹣xB=200m+200m﹣250m=150m
題型四:0-v-0運(yùn)動(dòng)模型
【例4】(2024?貴州模擬)一輛車在水平地面上直線行駛,在0﹣2t時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),速度
由0變?yōu)関。在2t~3t時(shí)間內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),速度由v變?yōu)?,在這兩段時(shí)間內(nèi),下列說法
正確的是()
A.加速度的大小之比為2:1
B.位移的大小之比為2:1
C.平均速度的大小之比為1:2
D.平均速度的大小之比為2:1
【解答】解:根據(jù)題意作出v﹣t圖象,A、根據(jù)圖象的斜率等于加速度,可得加速度的大小之比
a1:a2:1:2,故A錯(cuò)誤。
??
==
2??
B、位移的大小之比為x1:x2v?2t:vt=2:1,故B正確。
11
=
CD、平均速度的大小之比:212:1,故CD錯(cuò)誤。
0+??+0
=
故選:B。22
【變式4-1】(2024?延邊州一模)如圖,某滑雪愛好者從傾角一定的雪道上A點(diǎn)由靜止滑下,滑到
水平雪道上C點(diǎn)時(shí)速度剛好為零,滑雪愛好者經(jīng)過傾斜雪道的最低點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)速度大小不變。若滑
雪愛好者在傾斜和水平雪道上均做勻變速直線運(yùn)動(dòng),已知從A到C運(yùn)動(dòng)的路程為60m,時(shí)間為
40s,則該滑雪愛好者經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度大小為()
A.5m/sB.3m/sC.4m/sD.2m/s
【解答】解:設(shè)滑雪愛好者經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v,在AB段運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,路程為x1,BC
段運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,路程為x2,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有
x1?t1
?
=2
x2?t2
?
=
且t12+t2=40s
x1+x2=60m
聯(lián)立解得
v=3m/s
故ACD錯(cuò)誤,B正確;
故選:B。
題型五:反應(yīng)時(shí)間與限速問題
【例5】(2024?濱州三模)汽車行駛時(shí)應(yīng)與前車保持一定的安全距離,通常情況下,安全距離與駕
駛者的反應(yīng)時(shí)間和汽車行駛的速度有關(guān)。郭老師采用如下方法在封閉平直道路上測量自己駕駛汽
車時(shí)的反應(yīng)時(shí)間:汽車以速度v1勻速行駛,記錄下從看到減速信號至汽車停下的位移x1;然后
再以另一速度v2勻速行駛,記錄下從看到減速信號至汽車停下的位移x2,假設(shè)兩次實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)
時(shí)間不變,加速度相同且恒定不變??蓽y得郭老師的反應(yīng)時(shí)間為()
A.B.
22
?2?1??1?22(?1?2??2?1)
22
C.?1?2??2?1D.?1?2
22
2(?2?2??1?1)?2?1??1?2
22
【解答】?解1?:2設(shè)司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間為t,勻?2減?1速??運(yùn)1?動(dòng)2的加速度大小為a,第一次勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
t1,第二次勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,則由逆向思維,根據(jù)位移與時(shí)間的關(guān)系有x1﹣v1ta
2
11
=2?
x2﹣v2ta
2
12
由平均速=度2公?式有
t1=x1﹣v1t
?1
2t2=x2﹣v2t
?2
可2得t1
2(?1??1?)
=?1
t2
2(?2??2?)
=?2
聯(lián)立解得a
2
?1
=
從而得到t2(?1??1?),故A正確,BCD錯(cuò)誤。
22
?2?1??1?2
=22
故選:A。?1?2??2?1
【變式5-1】(2024?長沙縣校級模擬)某人駕駛汽車在平直公路上以108km/h的速度勻速行駛,某時(shí)
刻看到前方路上有障礙物,經(jīng)過一段反應(yīng)時(shí)間,開始剎車,假設(shè)剎車后汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。
從看到障礙物到車子停下的過程,汽車的位移x隨速度v變化的關(guān)系圖像由一段平行于x軸的直
線與一段曲線組成,直線與曲線的分界點(diǎn)為P點(diǎn)(如圖所示)。則下列說法正確的是()
A.曲線部分是一段拋物線
B.司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間為0.417s
C.剎車的加速度大小為5m/s2
D.剎車的時(shí)間是6s
【解答】解:A.對勻減速運(yùn)動(dòng),滿足,可知x﹣v圖像曲線部分是一段拋物線,
22
故A正確;???0=?2??
B.汽車在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng),由圖可知對應(yīng)于直線段,反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移x1=15m,
速度為v0=108km/h=30m/s,則反應(yīng)時(shí)間為s=0.5s,故B錯(cuò)誤;
?115
?1==
C.剎車過程的位移為x2=(90﹣15)m=75m?030
根據(jù)速度—位移關(guān)系式有
2
解得a=6m/s2?0?0=2??2
故C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)速度—時(shí)間關(guān)系式可知?jiǎng)x車的時(shí)間為t2s=5s,故D錯(cuò)誤。
?030
故選:A。=?=6
題型六:非勻變速直線運(yùn)動(dòng)問題
【例6】(多選)“蹦極”運(yùn)動(dòng)中,長彈性繩的一端固定,另一端綁在人身上,人從幾十米高處跳
下。將蹦極過程簡化為人沿豎直方向的運(yùn)動(dòng)。從繩恰好伸直,到人第一次下降至最低點(diǎn)的過程中,
下列分析正確的是()
A.繩對人的沖量始終向上,人的動(dòng)量先增大后減小
B.人在最低點(diǎn)時(shí),繩對人的拉力等于人所受的重力
C.繩恰好伸直時(shí),繩的彈性勢能為零,人的機(jī)械能最大
D.用堅(jiān)固的大麻繩替代彈性繩,蹦極運(yùn)動(dòng)更安全
【解答】解:A、繩對人的作用力方向一直向上,繩對人的沖量始終向上;繩恰好拉直后,人具
有向下的速度,人向下運(yùn)動(dòng)的過程中,開始繩的拉力小于人的重力,合力向下,人向下做加速運(yùn)
動(dòng),當(dāng)繩的拉力等于重力時(shí),人的速度最大,然后繩的拉力大于重力,合力向上,人向下做減速
運(yùn)動(dòng)直到速度減為零,人到達(dá)最低點(diǎn),因此人的速度向增大后減小,人的動(dòng)量先增大后減小,故
A正確;
B、人在最低點(diǎn)時(shí),具有向上的加速度,處于超重狀態(tài),所以繩子對人的拉力一定大于人受到的
重力,故B錯(cuò)誤;
C、繩恰好伸直時(shí),繩子的形變量為零,彈性勢能為零;人向下運(yùn)動(dòng)過程繩的拉力對人做負(fù)功,
人的機(jī)械能減小,繩恰好伸直時(shí)人的機(jī)械能最大,故C正確;
D、從繩恰好伸直時(shí)到人的速度為零過程中,人的動(dòng)量的變化量是一定的,彈性繩與堅(jiān)固的大麻
繩相比,彈性繩可以延長人的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,由動(dòng)量定理可知,彈性繩受到的拉力小于堅(jiān)固的大麻繩
的作用力,堅(jiān)固的大麻繩容易斷裂,用彈性繩蹦極運(yùn)動(dòng)更安全,故D錯(cuò)誤。
故選:AC。
【變式6-1】如圖所示,處于自然狀態(tài)下的輕彈簧一端固定在水平地面上,質(zhì)量為m的小球從彈簧
的另一端所在位置由靜止釋放,設(shè)彈簧一直處于豎直方向,彈簧的勁度系數(shù)為k,不計(jì)空氣阻力,
重力加速度為g。在小球?qū)椈蓧嚎s到最短的過程中,下列說法正確的是()
A.小球的機(jī)械能守恒
B.小球的加速度先增大后減小
C.小球速度最大時(shí)彈簧的形變量為
2??
D.彈簧的最大形變量為?
2??
【解答】解:A、小球向下?運(yùn)動(dòng)過程中,彈簧彈力對小球做負(fù)功,小球的機(jī)械能減少,故A錯(cuò)誤;
B、在小球?qū)椈蓧嚎s到最短的過程中,小球受到向下的重力和向上的彈簧彈力,開始時(shí)彈力小
于重力,小球的合力向下,向下加速運(yùn)動(dòng),由于彈力增大,合力減小,故加速度減小,物體做加
速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)彈力大于重力,小球的合力向上,向下減速運(yùn)動(dòng),由于彈力增大,合力
增大,故加速度增大,物體做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),因此小球的加速度先減小后增大,故B錯(cuò)
誤;
C、當(dāng)彈力等于重力時(shí),加速度為零,速度達(dá)最大,則有:mg=kx,得x,故C錯(cuò)誤;
??
=?
D、設(shè)彈簧最大壓縮量為xm,根據(jù)功能關(guān)系可得:mgxm,解得:xm,故D正確。
2
1?2??
故選:D。=2??=?
1.(2024?茂名二模)甲駕駛汽車在一段平直馬路上等綠燈,甲啟動(dòng)汽車時(shí)乙駕駛汽車剛好從旁邊
經(jīng)過,他們的v2﹣x圖像如圖所示,下列說法正確的是()
A.兩車同時(shí)到達(dá)x0處
B.甲駕駛汽車勻加速度直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為
2
2?0
C.從甲啟動(dòng)汽車到兩車速度相等經(jīng)歷的時(shí)間為?0
2?0
D.兩車在0﹣x0內(nèi),乙受到座椅的作用力豎直向?0上,甲受到座椅的作用力水平向前
【解答】解:B.在0﹣x0位移內(nèi),設(shè)甲的加速度為a,由初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得
2
2解?得?0=?0
2
?0
故?=B2錯(cuò)?0誤;
A.由圖像可知甲做勻加速直線運(yùn)動(dòng),乙做勻速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)甲、乙運(yùn)動(dòng)相等的位移x0,所需要
的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不相等,即兩物體不會在同一時(shí)刻到達(dá)x0處,則兩物體不會在x0處相遇,故A錯(cuò)誤;
C.由速度—時(shí)間公式
v0=at
速度—位移公式可得
2
?0
聯(lián)?=立2解?0得甲、乙速度相等的時(shí)刻為
2?0
故?=C?正0確;
D.乙做勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件可知乙受到座椅的作用力豎直向上,甲做勻加速直線運(yùn)動(dòng),
座椅對甲的作用力豎直方向的分力與重力平衡,水平方向的分力提供加速度,根據(jù)力的合成可知
甲受到座椅的作用力斜向前上,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
2.(2024?富平縣一模)甲、乙兩新能源汽車在同一條平直公路上進(jìn)行測試,t=0時(shí)兩車均靜止。
測試過程中兩車的加速度—時(shí)間圖像分別如圖中甲、乙兩條曲線所示,下列說法正確的是()
A.t1時(shí)刻兩車的運(yùn)動(dòng)方向相反
B.兩車在t1時(shí)刻一定相遇
C.兩車的加速度大小均先增大后減小
D.t1時(shí)刻甲車的速度大于乙車的速度
【解答】解:A.根據(jù)題意可知,兩車均由靜止運(yùn)動(dòng),由圖可知,0∽t1時(shí)刻兩車的加速度都為正
值,a﹣t圖像中面積表示速度變化量,t1時(shí)刻,兩車速度都為正,兩車均由靜止運(yùn)動(dòng),故車的運(yùn)
動(dòng)方向相同,故A錯(cuò)誤;
B.題中沒有確定兩車出發(fā)時(shí)的位置關(guān)系,所以不能確定兩車在t1時(shí)刻是否相遇,故B錯(cuò)誤;
C.由圖可知,甲的加速度先增大后減小,乙的加速度先減小后增大,故C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)a﹣t圖像中面積表示速度變化量,由圖可知,0~t1時(shí)間內(nèi),甲的速度變化量大于乙的速
度變化量,由于兩車均由靜止運(yùn)動(dòng),則t1時(shí)刻甲車的速度大于乙車的速度,故D正確。
故選:D。
3.(2024?瀘州模擬)可視為質(zhì)點(diǎn)的甲、乙兩輛小車分別處于兩條平直的平行車道上。t=0時(shí),乙
車在前,甲車在后,兩車間距Δx=40m,此后兩車運(yùn)動(dòng)的v﹣t圖像如圖所示。關(guān)于兩車在0~
11s時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是()
A.t=5s時(shí),兩車第一次并排行駛
B.兩車全程會有三次并排行駛的機(jī)會
C.t=7s時(shí),兩車在全程中相距最遠(yuǎn)
D.0~7s內(nèi),甲車的平均速度大小為10m/s
【解答】解:A.由圖可知,甲加速階段加速度為
22
1??20
乙?加=速??階=段5加?速/度?為=4?/?
22
2??30
t?==5s?時(shí)?,=根9?據(jù)3位?移/?—=時(shí)5間?公/?式,甲物體運(yùn)動(dòng)位移為
22
1111
根?據(jù)=位2?移?—時(shí)=間2×公4式×,5乙?物=體5運(yùn)0?動(dòng)位移為
22
211
由?于=2??=2×5×(5?3)?=10?
x1=x2+Δx
故A正確;
C.t=5s后的運(yùn)動(dòng)過程中,當(dāng)二者速度相同時(shí),相距最遠(yuǎn),故t=7s時(shí),兩車在t=5s后的運(yùn)動(dòng)
過程中相距最遠(yuǎn),故最遠(yuǎn)距離為
甲乙
1
由??于'=???=(2×20)??2×(10+20)×2?=10?
Δx′<Δx,即10m<40m,故在0s時(shí)相距最遠(yuǎn)。
故C錯(cuò)誤;
B.由A項(xiàng)可知,第一次相遇在t=5s時(shí),此后甲車做勻速直線運(yùn)動(dòng),t=7s時(shí),兩車在5s后的運(yùn)
動(dòng)中相距最遠(yuǎn),此后乙的速度大于甲的速度,故后再相遇一次后再無法相遇,可相遇兩次,故未
有三次并排行駛的機(jī)會,故B錯(cuò)誤;
D.0~7s內(nèi),根據(jù)平均速度公式,甲車的平均速度大小為
1
?2×(2+7)×2090
?故=D?錯(cuò)=誤。7?/?=7?/?
故選:A。
4.(2024???谀M)某次足球比賽中,足球以v0=4m/s的速度從球員身邊直線滾過,在運(yùn)動(dòng)方
向上離邊界還有7.5m。該球員立即由靜止開始同向直線追趕,球員和足球的v﹣t圖像如圖所示,
則下列說法正確的是()
A.球員的加速度大小為1m/s2
B.0~1s內(nèi),足球的平均速度大小為1.5m/s
C.1s時(shí),球員剛好追上足球
D.若球員不追趕足球,足球會滾出邊界
【解答】解:A、根據(jù)v﹣t圖像的斜率表示加速度,可得球員的加速度大小為,
??32
故A錯(cuò)誤;?=??=1?/?
B、0~1s內(nèi),足球做勻減速直線運(yùn)動(dòng),其平均速度大小為,
101
故B錯(cuò)誤;?=2(?+?)=2(3+
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