第4讲 匀变速直线运动几种运动模型(模型与方法)(人教版)物理人教版必修第一册
2026-07-30
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2份
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42页
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第一册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 第二章 匀变速直线运动的研究 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 匀变速直线运动 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 9.76 MB |
| 发布时间 | 2026-07-30 |
| 更新时间 | 2026-07-30 |
| 作者 | 摘星理科学习加油站 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2026-07-30 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59028609.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦高中物理匀变速直线运动核心知识点,系统梳理刹车模型(匀减速到零停止,需确定实际运动时间)、“0—v—0”运动(先匀加速到v再匀减速到0,平均速度相同)、反应时间与限速模型(先匀速后匀减速或先加速后匀速)、等位移(时间)折返模型(往返位移等大或时间相等),构建从具体实例到抽象规律的学习支架。
该资料以模型建构强化科学思维,通过“模型构建—剖析—例题—变式”路径,如刹车模型结合汽车避险实例规范思维。真题演练提升实战能力,分层练测实现精准提效,课中辅助教师落实运动观念,课后帮助学生查漏补缺,巩固科学探究与问题解决能力。
内容正文:
第4讲 匀变速直线运动几种运动模型
模型破解 规范思维路径,强化科学逻辑
模型01.刹车模型
模型02.“0—v—0”运动——拉桌布模型
模型03.反应时间与限速模型
模型04. 等位移(时间)折返模型
真题演练 熟悉考试形式,提升实战能力
分层练测 实现精准提效,最终整体达标
模型01.刹车模型
模型构建
指匀减速到速度为零后即停止运动,加速度a突然消失,求解时要注意确定其实际运动时间
模型剖析
(1)刹车问题在实际生活中,汽车刹车停止后,不会做反向加速运动,而是保持静止。
(2)题目给出的时间比刹车时间长还是短?若比刹车时间长,汽车速度为零.若比刹车时间短,可利用公式直接计算,因此解题前先求出刹车时间。
(3)刹车时间的求法.由,令,求出便为刹车时间,即。
(4)比较与,若,则;若,则。
(5)若,则,车已经停止,求刹车距离的方法有三种:
①根据位移公式x=v0t+at2,注意式中只能取;
②根据速度位移公式-v=2ax;
③根据平均速度位移公式.
【例1】(2026·黑龙江大庆·模拟预测)2026年3月在浙江高速,一辆特斯拉L2级智能驾驶系统未识别低矮施工锥桶,全程没有自动减速避险,直接撞到多个锥桶。假设该特斯拉汽车行驶速度为,前方处摆放静止施工锥桶,若换作人类驾驶员,发现锥桶后经0.6s开始刹车,做匀减速直线运动,加速度大小。下列说法正确的是( )
A.刹车后7s内位移为
B.汽车刹车后需要才能停下
C.汽车刹车阶段的滑行距离为
D.此人开汽车可以避险
【变式1-1】(25-26高一上·福建福州·期中)智能寻迹小车目前被应用于物流配送等多个领域。如图甲所示,为测试不同寻迹小车的刹车性能,让它们在A点获得相同的初速度,并沿直线AB刹车,刹车过程均可视为匀减速直线运动。将小车视为质点,小车的最终得分为刹车停止时越过的最后一条分值线对应的分数,每相邻分值线间距离为0.5m。某小车M测试时恰好停止于100分分值线,以开始刹车为计时起点,该车的位移和时间的比值与t之间的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.小车M刹车过程中的加速度大小为
B.时小车M的速度大小为
C.A点距100分分值线的距离为4m
D.若另一小车N刹车停止于96分分值线,则该车的加速度大小为
【变式1-2】(25-26高二下·重庆沙坪坝·期末)6月13日,WSBK米萨诺站“53号张雪机车”获得第六个分站冠军,若机车冲过终点线即刻开始做匀减速直线运动,冲线后其速度的平方与位移关系如图所示。则机车( )
A.冲线时的速度大小为
B.冲线后的加速度大小为
C.冲线后的内,位移为
D.停止运动前最后内的位移为
模型02.“0—v—0”运动——拉桌布模型
模型构建
物体先初速度 0 匀加速到最大速度v,再匀减速至速度 0,全程两个阶段、加速度大小不同,总初末速度都是 0,简称模型;
典型实例:拉桌布上杯子、传送带送物、先加速后减速电梯、机车启动再刹车、滑块先受拉力后受摩擦力。
模型剖析
1.特点:初速度为零,末速度为v,两段初末速度相同,平均速度相同。三个比例式:
①速度公式 推导可得:
②速度位移公式 推导可得:
③平均速度位移公式 推导可得:
2.位移三个公式:;;
3.v-t图像
【例2】(25-26高二下·河北石家庄·期末)石家庄某商场自动感应门示意图如图,人走近时两扇门从静止开始同时向左右平移,两扇门移动距离均为0.8m,若门完全打开时速度恰好为0,且门加速和减速时的加速度大小均为0.2m/s2,则:为使门能最快打开,其最高运行速度至少应设置为( )
A.0.2m/s B.0.4m/s C.0.8m/s D.1.6m/s
【变式2-1】(2025·安徽·模拟预测)如图所示,水平桌面宽度,其上铺有很薄的桌布,桌布左侧与桌边平齐,桌布上静止放置一茶杯(可视为质点),茶杯位于桌面中央处。现用力沿水平方向拉动桌布,使茶杯与桌布间发生相对滑动,茶杯滑离桌布落到桌面上时速度不变,所用时间忽略不计,茶杯恰好停在桌边。已知茶杯与桌布间及茶杯与桌面间的动摩擦因数均为0.2,重力加速度取,桌布运动加速度为,茶杯运动时间为,下列说法正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【变式2-2】质点由静止从A点出发沿直线AB运动,行程的第一阶段是加速度大小为a1的匀加速运动,接着做加速度大小为a2的匀减速运动,到达B点时恰好速度减为零。若AB间总长度为s,则质点从A到B所用时间t为( )
A. B.
C. D.
模型03.反应时间与限速模型
模型构建
反应阶段(匀速直线) 司机看到危险→踩刹车前,大脑反应 + 手脚操作耗时,记反应时间
此阶段车不受阻力,速度不变,匀速运动。
刹车阶段(匀减速到 0,刹车模型) 踩下刹车后,匀减速至停止,加速度大小 a(恒定,a>0)。
模型剖析
1.先匀速,后减速运动模型---反应时间问题
t
O
v
x2
t1
a
v0
x1
总位移
2.先加速后匀速运动模型----限速问题
t
O
v
t
a
v0
加速时间;加速距离
匀速时间;匀速距离
总位移
【例3】汽车在平直公路上以108 km/h的速度匀速行驶,司机看到前面有突发情况,紧急刹车,从看到突发情况到刹车的反应时间内汽车做匀速运动,刹车后汽车做匀减速直线运动,从看到突发情况到汽车停下,汽车行驶的距离为90 m,所花时间为5.5 s,则汽车匀减速过程中所受阻力约为汽车所受重力的( )
A.0.3 B.0.5
C.0.6 D.0.8
【变式3-1】如图所示为赛车某一赛段示意图,该赛段路面水平,直道AB段长700m,弯道BC段为半圆形轨道,其路面中心线半径R=50m。一辆赛车从A点由静止开始沿路面中心线运动到C点,赛车在BC段路面行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是车重的0.8倍,若赛车加速阶段最大能保持以10m/s2的加速度做匀加速运动,减速阶段最大能保持以10m/s2的加速度做匀减速运动,直道上汽车的最大速度为vm=80m/s。取重力加速度g=10m/s2,=3.14,为保证运动过程中赛车不侧滑,求
(1)BC段汽车的最大速度v;
(2)汽车从A到C所需的最短时间。
【变式3-2】(多选)一辆汽车从静止开始做匀加速直线运动,然后保持匀速直线运动,最后做匀减速直线运动直到停止。从汽车开始运动起计时,表中给出了某些时刻汽车的瞬时速度。根据表中的数据通过分析、计算可以得出( )
时刻/s
1.0
2.0
3.0
5.0
7.0
9.5
10.5
速度/(m•s﹣1)
3.0
6.0
9.0
12.0
12.0
9.0
3.0
A.汽车匀加速运动经历的时间为4s
B.汽车匀减速运动经历的时间为4s
C.汽车匀速运动的时间为5s
D.整个过程汽车的位移大小为96m
模型04. 等位移(时间)折返模型
模型构建
等位移折返(往返路程大小相等,回到原点) 去程位移+x,返程总位移-x;两段位移矢量等大反向,时间不一定相等。
等时间折返(两段运动时长均为t,总时间2t回到原点) 去程时间t,返程阶段总时长也为t,全程两段时间相等,必考1:3比例结论。
模型剖析
模型特点
初(或末)速度为零,两段运动位移大小相等为x,如从斜面底端上滑至最高点再下滑至出发点
相关公式分析
位移公式;
速度位移公式;
平均速度位移公式
比例式
① ;② ; ③
v-t图像
如图所示,设物体由A点出发做匀加速直线运动,加速度大小为,运动到B点时速度大小为,这时立即以大小为的加速度做匀减速直线运动,由题意可知,物体速度应先减速到0再返回出发点A,速度为 从A点运动到B点的时间等于由B回到A点的时间,设为,
运动学分析
物体从A到B,由运动学公式得:
从B返回A的整个过程:
由(1)、(2)、(3)、(4)解得:
【例4】如图a所示,一可视为质点的物块在t=0时刻以v0=8 m/s的速度滑上一固定斜面,斜面足够长,斜面的倾角θ=30°,物块与斜面间的动摩擦因数μ=。经过一段时间后物块返回斜面底端,取重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)物块向上和向下滑动过程中,物块的加速度大小;
(2)物块从斜面底端出发到再次返回斜面底端所用的总时间;
(3)求出物块再次返回斜面底端的速度大小,并在图b中画出物块在斜面上运动的整个过程中的速度—时间图象,取沿斜面向上为正方向。
【变式4-1】物体静止在光滑水平面上,先对物体施一水平向右的恒力F1,经t秒后物体的速率为v1时撤去F1,立即再对它施一水平向左的水平恒力F2,又经2t秒后物体回到出发点,此时速率为v2,则v1、v2间的关系是 ( )
A. B. C. D.
1.(2026·四川·高考真题)某款国产民用无人机已实现全自动作业。如图所示,无人机完成某次任务后开始返航,此时所在位置与降落点的水平距离为120 m,竖直距离为90 m。无人机先以10 m/s的速度沿水平直线飞行至与降落点水平距离50 m处,然后沿原运动方向做匀减速直线运动至降落点正上方,随后用时33 s竖直下降至降落点,返航结束。求:
(1)无人机沿水平方向做匀减速直线运动的加速度大小。
(2)无人机从开始返航到返航结束的位移大小和平均速度大小。
2.(2026·河南·高考真题)(多选)智能飞行器飞行表演中,两飞行器M、N位于同一高度,沿同一直线同向匀速飞行。依据表演要求,M保持飞行速度不变,N先匀加速后匀减速调整与M的间距,20 s以内完成调整。从开始调整时计时,N传回的数据如表所示,则调整过程中( )
时间
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
间距
281
294
297
290
273
248
227
212
203
200
200
A.10 s末N的速度达到最大值
B.7 s末N与M的间距为281.5 m
C.N加速阶段的加速度大小为
D.N与M的相对速度的最大值为
时间区间
0-2s
2-4s
4-6s
6-8s
8-10s
10-12s
12-14s
14-16s
16-18s
18-20s
相对位移
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
X10
13m
3m
-7m
-17m
-25m
-21m
-15m
-9m
-3m
0
【基础夯实】
1. (25-26高一上·湖南郴州·期末)小张同学对无人机技术很感兴趣。每到周末,他就会带着无人机走出家门,用镜头记录四季流转的风景变化、晨曦暮色的街巷烟火。某次拍摄中,时无人机从地面静止起飞,在竖直方向上做匀加速直线运动,时距地面的高度为。求:
(1)匀加速过程中,无人机加速度的大小;
(2)时,无人机的速度大小;
(3)无人机后匀减速直线上升,时速度恰好减为0,悬停在空中拍摄取景。此时,悬停时距地面的高度是多少?
2. (2026·湖南衡阳·模拟预测)朱雀三号(ZQ-3)是中国蓝箭航天空间科技股份有限公司面向大型星座组网任务,自主研制的一款大运力、低成本、可重复使用的大型液体运载火箭。若在某次箭体回收测试中,当箭体离地面高度为H时,先以速度v向下匀速运动,再向下做匀减速运动,到达地面时速度恰好减为0,整个过程用时t,下列说法正确的是( )
A.箭体整个过程的平均速度大小为 B.箭体减速时间为
C.箭体匀速下降的距离为 D.箭体减速过程加速度大小为
3. (25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟)我国(电子不停车收费系统)已实现全国联网,大大缩短了车辆通过收费站的时间。一辆汽车以20m/s的速度驶向高速收费口,到达自动收费装置前开始做匀减速直线运动,经4s的时间速度减为5m/s且收费完成,司机立即加速,产生的加速度大小为,假设汽车可视为质点。则下列说法正确的是( )
A.汽车加速4s后速度恢复到20m/s
B.汽车开始减速时距离自动收费装置110m
C.汽车由于通过自动收费装置耽误的时间为3.75s
D.汽车从开始减速到速度恢复到20m/s通过的总路程为120m
4. (24-25高一上·北京石景山·期末)ETC是电子不停车收费系统的简称,可以加快高速公路上汽车的通行。如图所示,甲、乙两车均以的初速度同向分别走ETC通道和人工收费通道下高速。甲车从减速线AB处开始做匀减速直线运动,当速度减至时,匀速行驶到收费站中心线处,此过程中完成交费,再匀加速至15m/s的速度驶离。乙车从减速线AB处开始做匀减速直线运动,恰好在收费站中心线处停车,缴费用时,然后再匀加速至15m/s的速度驶离。已知两汽车加速和减速的加速度大小,求:
(1)减速线与收费站中心线之间的距离x₁;
(2)乙车从15m/s开始减速到加速至速度刚好为15m/s用的时间t;
(3)若甲车通过(2)中乙车的路程,甲车比乙车节约多长的时间。
5. (25-26高三上·云南德宏·期末)一升降机从静止开始以大小为a的加速度匀加速上升一段时间,接着匀速运动一段时间,再以大小为a的加速度做匀减速运动,直至速度为零,上升的总高度为H,在此过程中的最大速度为。关于升降机的运动下列说法正确的是( )
A.加速上升的高度为 B.减速运动的时间为
C.匀速运动的时间为 D.上升过程的总时间为
6. (25-26高三上·甘肃兰州·期末)(多选)兰州地铁1号线是贯穿市区的东西向主干线路。一列长度的列车,正从西站十字站驶向西关站。为保障运行效率与乘客舒适,列车运行需遵循严格的调度规程:出站时做匀加速直线运动,到达额定速度后匀速行驶,进站前做匀减速直线运动。某次行驶中,列车从静止开始,以加速度匀加速启动,用时达到最大速度,之后以匀速行驶一段时间。在接近下一站时,列车以大小恒定的加速度匀减速进站,直至恰好停在站台,减速阶段用时。已知两站间的轨道距离,关于此次运行过程,下列判断正确的是(不计列车长度对站间距离的影响)( )
A.列车的最大运行速率
B.列车在加速阶段通过的位移为
C.列车匀速运行的时间
D.列车在减速阶段加速度的大小
7. (25-26高一上·安徽·阶段检测)(多选)2025年世界泳联公布年度最佳女子跳水运动员候选名单,中国选手陈芋汐、陈艺文入围。以下是运动员某次训练时离开跳板之后运动的图像,忽略空气阻力。下列判断正确的是( )
A.时刻到达最高点 B.时刻入水
C.阴影部分面积数值大于入水深度 D.时刻浮出水面
【培优拔高】
8. (25-26高一上·湖北·阶段检测)一列火车沿直线轨道从静止出发由A地驶向B地,列车先做匀加速运动,加速度大小为a,时间为,位移为,接着做匀减速运动,加速度大小为(),时间为,位移为,且到达B地时恰好静止,若A、B两地距离为S,则下列说法正确的是( )
A. B.
C.全程的平均速度大小为 D.全程时间
9. (25-26高一上·云南昆明·阶段检测)如图所示,七彩云南欢乐世界的双塔太空梭能让游客在急速升降中感受刺激。假设太空梭从地面静止开始以的加速度匀加速上升,上升到离地面一定高度时,立即以的加速度匀减速直线运动,到达最大高度处速度刚好为0,则太空梭上升的过程中( )
A.加速与减速阶段时间之比为5∶2
B.加速与减速阶段位移之比为4∶25
C.加速与减速阶段的平均速度大小之比为1∶1
D.最大速度为
10. (25-26高一上·广东惠州·阶段检测)一两侧开口且长度为的圆筒A沿着地面滑行,由于摩擦阻力的作用,加速度大小为,方向总与运动方向相反,直到圆筒停止运动。圆筒滑行方向前方有一堵墙,圆筒撞墙后反弹速率变为撞墙前的一半。某时刻该圆筒速度为向着墙壁滑动,此时圆筒右端距离墙壁为,一无人机B(可视为质点)此时恰在圆筒右侧圆筒口中心以速度与圆筒同向做匀速直线运动。假设无人机可以在圆筒内外自由穿梭不受圆筒影响。
(1)若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞,求此情况的大小;
(2)保持(1)中不变,若,求当圆筒最终停止时,其右侧到墙壁的距离;
(3)保持(1)中不变,若,求无人机B在飞到墙壁前,无人机在圆筒中运动的总时间。
11. (25-26高一上·河南·期中)一攀岩运动员从距地高h=30m的悬崖顶端,沿着竖直悬挂的绳索由静止开始索降,先做匀加速运动,经过t1=4s速度达到v=1m/s,又以该速度匀速运动了t2=27s,然后做匀减速运动,最后落到地面时速度刚好为0。求:
(1)运动员在加速过程中下降的距离s;
(2)减速过程中的加速度大小a;
(3)整个索降过程中,攀岩运动员的平均速度大小。
12. (25-26高一上·浙江·期中)汽车由静止开始沿直线从甲站开往乙站,先做加速度大小为a的匀加速运动,位移大小为x;接着在t时间内做匀速运动;最后做加速度大小也为a的匀减速运动,到达乙站时速度恰好为0。已知甲、乙两站之间的距离为10x,则( )
A. B. C. D.
13. (25-26高一上·贵州贵阳·阶段检测)地铁是城市中重要的交通工具,目前贵阳已开通地铁1号线、2号线、3号线和S1线,全网线路长度约147公里。若某相邻两站之间的距离为1100m,相邻两站之间的轨道可以看成水平直轨道。已知地铁列车(可视为质点)变速时的加速度大小约为1m/s2,行驶过程允许的最大速度为22m/s,列车在每一个站都需要停靠,则地铁列车在这两站之间行驶的最短时间约为( )
A.35s B.42s C.50s D.72s
14. (25-26高一上·安徽合肥·阶段检测)小陶是学校的升旗手,国歌响起时他拉动绳子开始升旗,国歌结束时国旗恰好停在旗杆顶端。如图所示,将该过程简化为国旗从A点由静止开始做匀加速直线运动,经过5s达到最大速度0.4m/s,然后以最大速度匀速直线运动,接着做匀减速直线运动,恰好在国歌结束时到达顶端B点。已知国歌从响起到结束的时间是49s,A至B的高度差H=17m,求:
(1)国旗上升过程的平均速度(保留三位有效数字);
(2)匀加速阶段的加速度a1及上升高度h;
(3)国旗匀速运动的时间。
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第4讲 匀变速直线运动几种运动模型
模型破解 规范思维路径,强化科学逻辑
模型01.刹车模型
模型02.“0—v—0”运动——拉桌布模型
模型03.反应时间与限速模型
模型04. 等位移(时间)折返模型
真题演练 熟悉考试形式,提升实战能力
分层练测 实现精准提效,最终整体达标
模型01.刹车模型
模型构建
指匀减速到速度为零后即停止运动,加速度a突然消失,求解时要注意确定其实际运动时间
模型剖析
(1)刹车问题在实际生活中,汽车刹车停止后,不会做反向加速运动,而是保持静止。
(2)题目给出的时间比刹车时间长还是短?若比刹车时间长,汽车速度为零.若比刹车时间短,可利用公式直接计算,因此解题前先求出刹车时间。
(3)刹车时间的求法.由,令,求出便为刹车时间,即。
(4)比较与,若,则;若,则。
(5)若,则,车已经停止,求刹车距离的方法有三种:
①根据位移公式x=v0t+at2,注意式中只能取;
②根据速度位移公式-v=2ax;
③根据平均速度位移公式.
【例1】(2026·黑龙江大庆·模拟预测)2026年3月在浙江高速,一辆特斯拉L2级智能驾驶系统未识别低矮施工锥桶,全程没有自动减速避险,直接撞到多个锥桶。假设该特斯拉汽车行驶速度为,前方处摆放静止施工锥桶,若换作人类驾驶员,发现锥桶后经0.6s开始刹车,做匀减速直线运动,加速度大小。下列说法正确的是( )
A.刹车后7s内位移为
B.汽车刹车后需要才能停下
C.汽车刹车阶段的滑行距离为
D.此人开汽车可以避险
【答案】B
【详解】ABC.开始刹车到停下所花时间
则汽车刹车5s就已经停下,刹车位移,故B正确,AC错误;
D.驾驶员从发现锥桶到汽车完全停下的总位移
所以此人开汽车不可以避险,故D错误。
故选B。
【变式1-1】(25-26高一上·福建福州·期中)智能寻迹小车目前被应用于物流配送等多个领域。如图甲所示,为测试不同寻迹小车的刹车性能,让它们在A点获得相同的初速度,并沿直线AB刹车,刹车过程均可视为匀减速直线运动。将小车视为质点,小车的最终得分为刹车停止时越过的最后一条分值线对应的分数,每相邻分值线间距离为0.5m。某小车M测试时恰好停止于100分分值线,以开始刹车为计时起点,该车的位移和时间的比值与t之间的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.小车M刹车过程中的加速度大小为
B.时小车M的速度大小为
C.A点距100分分值线的距离为4m
D.若另一小车N刹车停止于96分分值线,则该车的加速度大小为
【答案】D
【详解】A.由公式,可得
结合图像可得,
解得
可知小车M刹车过程中的加速度大小为,故A错误;
BC.时小车M的速度大小为
A点距100分分值线的距离为,故BC错误;
D.若另一小车N刹车停止于96分分值线,则刹车距离为
则该车的加速度大小为,故D正确。
故选D。
【变式1-2】(25-26高二下·重庆沙坪坝·期末)6月13日,WSBK米萨诺站“53号张雪机车”获得第六个分站冠军,若机车冲过终点线即刻开始做匀减速直线运动,冲线后其速度的平方与位移关系如图所示。则机车( )
A.冲线时的速度大小为
B.冲线后的加速度大小为
C.冲线后的内,位移为
D.停止运动前最后内的位移为
【答案】D
【详解】A.冲线时,由题图所示,速度平方为,故初速度,故A错误;
B.由运动学公式
代入图示坐标,有
因此加速度大小为,故B错误;
C.由
解得机车减速至零的时间
因此内机车早已停止。由
解得总位移,故C错误;
D.将末速度为零的匀减速运动逆向看作初速度为零、加速度大小为的匀加速运动。
停止前最后内的位移,故D正确。
故选D。
模型02.“0—v—0”运动——拉桌布模型
模型构建
物体先初速度 0 匀加速到最大速度v,再匀减速至速度 0,全程两个阶段、加速度大小不同,总初末速度都是 0,简称模型;
典型实例:拉桌布上杯子、传送带送物、先加速后减速电梯、机车启动再刹车、滑块先受拉力后受摩擦力。
模型剖析
1.特点:初速度为零,末速度为v,两段初末速度相同,平均速度相同。三个比例式:
①速度公式 推导可得:
②速度位移公式 推导可得:
③平均速度位移公式 推导可得:
2.位移三个公式:;;
3.v-t图像
【例2】(25-26高二下·河北石家庄·期末)石家庄某商场自动感应门示意图如图,人走近时两扇门从静止开始同时向左右平移,两扇门移动距离均为0.8m,若门完全打开时速度恰好为0,且门加速和减速时的加速度大小均为0.2m/s2,则:为使门能最快打开,其最高运行速度至少应设置为( )
A.0.2m/s B.0.4m/s C.0.8m/s D.1.6m/s
【答案】B
【详解】设门完全打开时,两扇门的速度为,每扇门移动的距离为。
门由静止开始运动,先做匀加速直线运动,后做匀减速直线运动,且加速度大小均为
由运动学公式可知,匀加速阶段的位移为
匀减速阶段的位移为
两阶段总位移为
代入每扇门移动距离,得
解得
故选B。
【变式2-1】(2025·安徽·模拟预测)如图所示,水平桌面宽度,其上铺有很薄的桌布,桌布左侧与桌边平齐,桌布上静止放置一茶杯(可视为质点),茶杯位于桌面中央处。现用力沿水平方向拉动桌布,使茶杯与桌布间发生相对滑动,茶杯滑离桌布落到桌面上时速度不变,所用时间忽略不计,茶杯恰好停在桌边。已知茶杯与桌布间及茶杯与桌面间的动摩擦因数均为0.2,重力加速度取,桌布运动加速度为,茶杯运动时间为,下列说法正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】B
【详解】根据题意可知,茶杯做加速和减速的加速度大小均为
根据对称性可得茶杯加速阶段有
解得茶杯加速阶段的时间为
则茶杯减速阶段的时间也为
茶杯的运动时间为
根据相对运动位移关系可得
解得桌布运动加速度为
故选B。
【变式2-2】质点由静止从A点出发沿直线AB运动,行程的第一阶段是加速度大小为a1的匀加速运动,接着做加速度大小为a2的匀减速运动,到达B点时恰好速度减为零。若AB间总长度为s,则质点从A到B所用时间t为( )
A. B.
C. D.
【解答】解:物体加速过程最大速度也为减速过程的最大速度,则有:
a1t1=a2(t﹣t1)﹣﹣﹣﹣(1);
物体在全程的平均速度为:,则总位移:st﹣﹣﹣﹣﹣(2);
联立(1)、(2)可解得:t;故A正确,BCD错误;
故选:A。
模型03.反应时间与限速模型
模型构建
反应阶段(匀速直线) 司机看到危险→踩刹车前,大脑反应 + 手脚操作耗时,记反应时间
此阶段车不受阻力,速度不变,匀速运动。
刹车阶段(匀减速到 0,刹车模型) 踩下刹车后,匀减速至停止,加速度大小 a(恒定,a>0)。
模型剖析
1.先匀速,后减速运动模型---反应时间问题
t
O
v
x2
t1
a
v0
x1
总位移
2.先加速后匀速运动模型----限速问题
t
O
v
t
a
v0
加速时间;加速距离
匀速时间;匀速距离
总位移
【例3】汽车在平直公路上以108 km/h的速度匀速行驶,司机看到前面有突发情况,紧急刹车,从看到突发情况到刹车的反应时间内汽车做匀速运动,刹车后汽车做匀减速直线运动,从看到突发情况到汽车停下,汽车行驶的距离为90 m,所花时间为5.5 s,则汽车匀减速过程中所受阻力约为汽车所受重力的( )
A.0.3 B.0.5
C.0.6 D.0.8
【答案】C
【解析】:设反应时间为t,匀减速时间为t′,行驶距离为x,初速度为v,则vt+=x ,v=at′ ,t′+t=t总,解得:a=6 m/s2 ,t=0.5 s ,t′=5 s,根据牛顿第二定律得:f=ma,故=0.6,故C正确,A、B、D错误。
【变式3-1】如图所示为赛车某一赛段示意图,该赛段路面水平,直道AB段长700m,弯道BC段为半圆形轨道,其路面中心线半径R=50m。一辆赛车从A点由静止开始沿路面中心线运动到C点,赛车在BC段路面行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是车重的0.8倍,若赛车加速阶段最大能保持以10m/s2的加速度做匀加速运动,减速阶段最大能保持以10m/s2的加速度做匀减速运动,直道上汽车的最大速度为vm=80m/s。取重力加速度g=10m/s2,=3.14,为保证运动过程中赛车不侧滑,求
(1)BC段汽车的最大速度v;
(2)汽车从A到C所需的最短时间。
【答案】(1)20m/s;(2)22.85s
【解析】(1)在弯道部分,若汽车刚要侧滑,则
解得v=20m/s
(2)汽车匀加速过程,
汽车匀速运动过程,
汽车匀减速过程,
汽车在弯道运动过程
总时间
解得t=22.85s
【变式3-2】(多选)一辆汽车从静止开始做匀加速直线运动,然后保持匀速直线运动,最后做匀减速直线运动直到停止。从汽车开始运动起计时,表中给出了某些时刻汽车的瞬时速度。根据表中的数据通过分析、计算可以得出( )
时刻/s
1.0
2.0
3.0
5.0
7.0
9.5
10.5
速度/(m•s﹣1)
3.0
6.0
9.0
12.0
12.0
9.0
3.0
A.汽车匀加速运动经历的时间为4s
B.汽车匀减速运动经历的时间为4s
C.汽车匀速运动的时间为5s
D.整个过程汽车的位移大小为96m
【解答】解:A.从表中数据可知,汽车匀加速运动时的加速度
a1m/s2=3m/s2
匀速运动时的速度为v=12m/s,则匀加速运动的时间
t1s=4s,故A正确;
B.匀减速运动的加速度为
a2m/s2=﹣6m/s2
匀减速运动的末速度为0;则匀减速运动的时间
t3s=2s,故B错误;
C.汽车速度从3m/s减到0还需的时间
Δts=0.5s
所以汽车运动总时间t′=10.5s+0.5s=11s。所以汽车匀速运动的时间为
t2=t′﹣t1﹣t3=11s﹣4s﹣2s=5s,故C正确;
D.整个过程汽车的位移大小为
xt1+vt2t3m+12×5mm=96m,故D正确。
故选:ACD。
模型04. 等位移(时间)折返模型
模型构建
等位移折返(往返路程大小相等,回到原点) 去程位移+x,返程总位移-x;两段位移矢量等大反向,时间不一定相等。
等时间折返(两段运动时长均为t,总时间2t回到原点) 去程时间t,返程阶段总时长也为t,全程两段时间相等,必考1:3比例结论。
模型剖析
模型特点
初(或末)速度为零,两段运动位移大小相等为x,如从斜面底端上滑至最高点再下滑至出发点
相关公式分析
位移公式;
速度位移公式;
平均速度位移公式
比例式
① ;② ; ③
v-t图像
如图所示,设物体由A点出发做匀加速直线运动,加速度大小为,运动到B点时速度大小为,这时立即以大小为的加速度做匀减速直线运动,由题意可知,物体速度应先减速到0再返回出发点A,速度为 从A点运动到B点的时间等于由B回到A点的时间,设为,
运动学分析
物体从A到B,由运动学公式得:
从B返回A的整个过程:
由(1)、(2)、(3)、(4)解得:
【例4】如图a所示,一可视为质点的物块在t=0时刻以v0=8 m/s的速度滑上一固定斜面,斜面足够长,斜面的倾角θ=30°,物块与斜面间的动摩擦因数μ=。经过一段时间后物块返回斜面底端,取重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)物块向上和向下滑动过程中,物块的加速度大小;
(2)物块从斜面底端出发到再次返回斜面底端所用的总时间;
(3)求出物块再次返回斜面底端的速度大小,并在图b中画出物块在斜面上运动的整个过程中的速度—时间图象,取沿斜面向上为正方向。
【答案】 (1)8 m/s2 2 m/s2 (2)3 s(3)4 m/s 图象见解析
【解析】 (1)物块上滑过程,由牛顿第二定律有:
mgsinθ+μmgcosθ=ma1,
则a1=gsinθ+μgcosθ=8 m/s2,
物块下滑过程,由牛顿第二定律有:
mgsinθ-μmgcosθ=ma2,
则a2=gsinθ-μgcosθ=2 m/s2。
(2)物块上滑过程:t1==1 s
s1=t1=4 m
物块下滑过程:s2=s1=a2t
得t2=2 s
故总时间t=t1+t2=3 s。
(3)物块下滑过程:v2=a2t2=4 m/s。物块在斜面上运动的整个过程中的vt图象如图所示。
【变式4-1】物体静止在光滑水平面上,先对物体施一水平向右的恒力F1,经t秒后物体的速率为v1时撤去F1,立即再对它施一水平向左的水平恒力F2,又经2t秒后物体回到出发点,此时速率为v2,则v1、v2间的关系是 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】在ts内的位移x1=a1t2,末速度为v1=a1t.则在2t内的位移x2=v1•2t−a2(2t)2
根据x1=-x2得,.根据速度时间公式得,v1=a1t,-v2=v1-a2•2t,解得3v1=2v2.故C正确,ABD错误.故选C.
1.(2026·四川·高考真题)某款国产民用无人机已实现全自动作业。如图所示,无人机完成某次任务后开始返航,此时所在位置与降落点的水平距离为120 m,竖直距离为90 m。无人机先以10 m/s的速度沿水平直线飞行至与降落点水平距离50 m处,然后沿原运动方向做匀减速直线运动至降落点正上方,随后用时33 s竖直下降至降落点,返航结束。求:
(1)无人机沿水平方向做匀减速直线运动的加速度大小。
(2)无人机从开始返航到返航结束的位移大小和平均速度大小。
【答案】(1)1m/s2
(2)150m,3m/s
【详解】(1)(1)根据匀变速直线运动公式,代入数据有
可得匀减速直线运动的加速度大小为
(2)无人机从开始返航到返航结束的位移大小
无人机匀速时需要的时间为
匀减速阶段的时间为
由于竖直方向运动时间为
所以全程的平均速度为
2.(2026·河南·高考真题)(多选)智能飞行器飞行表演中,两飞行器M、N位于同一高度,沿同一直线同向匀速飞行。依据表演要求,M保持飞行速度不变,N先匀加速后匀减速调整与M的间距,20 s以内完成调整。从开始调整时计时,N传回的数据如表所示,则调整过程中( )
时间
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
间距
281
294
297
290
273
248
227
212
203
200
200
A.10 s末N的速度达到最大值
B.7 s末N与M的间距为281.5 m
C.N加速阶段的加速度大小为
D.N与M的相对速度的最大值为
【答案】CD
【详解】ACD.以M飞行器为参考系,分别求出N在相邻2s内相对M的位移如表
时间区间
0-2s
2-4s
4-6s
6-8s
8-10s
10-12s
12-14s
14-16s
16-18s
18-20s
相对位移
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
X10
13m
3m
-7m
-17m
-25m
-21m
-15m
-9m
-3m
0
由于,,
故内N做匀加速直线运动,同理内N以另一加速度做匀减速直线运动,8s至10s内的某时刻,N匀加速运动结束开始做匀减速,所以内的某时刻,N的速度达到最大值,设加速阶段的加速度为,则由
可得
设减速阶段的加速度为,则由
解得
以M飞行器为参考系,N在第6s时的速度
第12s时的速度
则由
解得
即第9s时N的速度最大,N相对于M的速度最大值为,故A错误,CD正确;
B.7s末时N与M的间距为,故B错误。
故选CD。
【基础夯实】
1. (25-26高一上·湖南郴州·期末)小张同学对无人机技术很感兴趣。每到周末,他就会带着无人机走出家门,用镜头记录四季流转的风景变化、晨曦暮色的街巷烟火。某次拍摄中,时无人机从地面静止起飞,在竖直方向上做匀加速直线运动,时距地面的高度为。求:
(1)匀加速过程中,无人机加速度的大小;
(2)时,无人机的速度大小;
(3)无人机后匀减速直线上升,时速度恰好减为0,悬停在空中拍摄取景。此时,悬停时距地面的高度是多少?
【答案】(1)5m/s2
(2)20m/s
(3)120m
【详解】(1)根据
其中
解得
(2)时,无人机的速度大小为
(3)无人机减速时上升的高度为
悬停时距地面的高度是
2. (2026·湖南衡阳·模拟预测)朱雀三号(ZQ-3)是中国蓝箭航天空间科技股份有限公司面向大型星座组网任务,自主研制的一款大运力、低成本、可重复使用的大型液体运载火箭。若在某次箭体回收测试中,当箭体离地面高度为H时,先以速度v向下匀速运动,再向下做匀减速运动,到达地面时速度恰好减为0,整个过程用时t,下列说法正确的是( )
A.箭体整个过程的平均速度大小为 B.箭体减速时间为
C.箭体匀速下降的距离为 D.箭体减速过程加速度大小为
【答案】D
【详解】A.箭体整个过程的速度时间图像如图所示
面积表示位移,上图可知实线与横轴围成的面积大于虚线与横轴围成的面积,而平均速度等于位移与时间的比值,虚线平均速度为,则箭体整个过程的平均速度大于,故A错误;
B.设箭体减速运动时间为,加速度大小为a,则有,
联立解得 ,故B错误;
C.根据上述分析可知,箭体匀速运动的时间为
则箭体匀速下降的距离为 ,故C错误;
D.减速过程加速度大小为,故D正确。
故选D。
3. (25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟)我国(电子不停车收费系统)已实现全国联网,大大缩短了车辆通过收费站的时间。一辆汽车以20m/s的速度驶向高速收费口,到达自动收费装置前开始做匀减速直线运动,经4s的时间速度减为5m/s且收费完成,司机立即加速,产生的加速度大小为,假设汽车可视为质点。则下列说法正确的是( )
A.汽车加速4s后速度恢复到20m/s
B.汽车开始减速时距离自动收费装置110m
C.汽车由于通过自动收费装置耽误的时间为3.75s
D.汽车从开始减速到速度恢复到20m/s通过的总路程为120m
【答案】C
【详解】A.汽车加速过程的时间为,有
解得,故A项错误;
B.汽车减速过程的位移为,有
解得,故B项错误;
D.设汽车的加速位移为,有
解得
所以总路程为,故D项错误;
C.由上述分析可知,汽车经过收费过程的位移为125m,若匀速通过,则有
解得
则通过自动收费装置耽误的时间为,故C项正确。
故选C。
4. (24-25高一上·北京石景山·期末)ETC是电子不停车收费系统的简称,可以加快高速公路上汽车的通行。如图所示,甲、乙两车均以的初速度同向分别走ETC通道和人工收费通道下高速。甲车从减速线AB处开始做匀减速直线运动,当速度减至时,匀速行驶到收费站中心线处,此过程中完成交费,再匀加速至15m/s的速度驶离。乙车从减速线AB处开始做匀减速直线运动,恰好在收费站中心线处停车,缴费用时,然后再匀加速至15m/s的速度驶离。已知两汽车加速和减速的加速度大小,求:
(1)减速线与收费站中心线之间的距离x₁;
(2)乙车从15m/s开始减速到加速至速度刚好为15m/s用的时间t;
(3)若甲车通过(2)中乙车的路程,甲车比乙车节约多长的时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)乙车从减速线AB处开始做匀减速直线运动,恰好在收费站中心线处停车,利用逆向思维,根据速度与位移的关系有
解得
(2)乙车匀减速过程,利用逆向思维,根据速度公式有
乙车匀加速过程,根据速度公式有
则乙车从开始减速到加速至速度刚好用的时间为
(3)结合上述,根据对称性可知,乙车从15m/s开始减速到加速至速度刚好为15m/s的总位移为
甲车从减速线处开始做匀减速直线运动,当速度减至时,利用逆向思维有,
解得,
根据对称性可知,甲车匀加速至15m/s过程的位移和时间等于,可知,甲车匀速到达中心线经历时间
结合上述,甲车加速之后匀速的时间
则甲车通过(2)中乙车的路程,甲车比乙车节约的时间
5. (25-26高三上·云南德宏·期末)一升降机从静止开始以大小为a的加速度匀加速上升一段时间,接着匀速运动一段时间,再以大小为a的加速度做匀减速运动,直至速度为零,上升的总高度为H,在此过程中的最大速度为。关于升降机的运动下列说法正确的是( )
A.加速上升的高度为 B.减速运动的时间为
C.匀速运动的时间为 D.上升过程的总时间为
【答案】B
【详解】A.设最大速度为
加速阶段的位移大小,故 A 错误
B.减速阶段的时间 ,故 B 正确
C.根据对称性减速阶段位移等于加速阶段位移
匀速阶段位移
时间,故 C 错误
D.加速时间
总时间 ,故 D 错误。
故选B 。
6. (25-26高三上·甘肃兰州·期末)(多选)兰州地铁1号线是贯穿市区的东西向主干线路。一列长度的列车,正从西站十字站驶向西关站。为保障运行效率与乘客舒适,列车运行需遵循严格的调度规程:出站时做匀加速直线运动,到达额定速度后匀速行驶,进站前做匀减速直线运动。某次行驶中,列车从静止开始,以加速度匀加速启动,用时达到最大速度,之后以匀速行驶一段时间。在接近下一站时,列车以大小恒定的加速度匀减速进站,直至恰好停在站台,减速阶段用时。已知两站间的轨道距离,关于此次运行过程,下列判断正确的是(不计列车长度对站间距离的影响)( )
A.列车的最大运行速率
B.列车在加速阶段通过的位移为
C.列车匀速运行的时间
D.列车在减速阶段加速度的大小
【答案】ACD
【详解】A.列车的最大运行速率为,故A正确;
B.列车在加速阶段通过的位移为,故B错误;
D.列车在减速阶段加速度的大小,故D正确;
C.列车在减速阶段通过的位移为
列车匀速阶段通过的位移为
则列车匀速运行的时间为,故C正确。
故选ACD。
7. (25-26高一上·安徽·阶段检测)(多选)2025年世界泳联公布年度最佳女子跳水运动员候选名单,中国选手陈芋汐、陈艺文入围。以下是运动员某次训练时离开跳板之后运动的图像,忽略空气阻力。下列判断正确的是( )
A.时刻到达最高点 B.时刻入水
C.阴影部分面积数值大于入水深度 D.时刻浮出水面
【答案】AC
【详解】A.运动员离开跳板后,向上做匀减速直线运动,速度为0时到达最高点,所以时刻运动员到达最高点,故A正确;
B.时间内,运动员做自由落体运动,时刻的速度与时刻大小相等,方向相反,根据运动的对称性可知,时刻运动员回到起跳高度,故B错误;
CD.时间内,运动员先继续加速下落至速度最大穿过水面,入水后再减速至时刻速度为0,到达最大入水深度。根据图线与时间轴所围图形的面积表示位移,阴影部分面积为跳板到水中速度为0处之间的距离,跳板高于水面,故C正确,D错误。
故选AC。
【培优拔高】
8. (25-26高一上·湖北·阶段检测)一列火车沿直线轨道从静止出发由A地驶向B地,列车先做匀加速运动,加速度大小为a,时间为,位移为,接着做匀减速运动,加速度大小为(),时间为,位移为,且到达B地时恰好静止,若A、B两地距离为S,则下列说法正确的是( )
A. B.
C.全程的平均速度大小为 D.全程时间
【答案】D
【详解】A.由运动学公式,加速阶段末速度
减速阶段初速度,末速度0,加速度大小为,故
因此,
故,即,故A错误;
B.加速阶段位移
减速阶段位移
故
即,故B错误;
C.全程平均速度应为总位移除以总时间,即,故C错误;
D.总位移
总时间
消去得,故D正确。
故选D。
9. (25-26高一上·云南昆明·阶段检测)如图所示,七彩云南欢乐世界的双塔太空梭能让游客在急速升降中感受刺激。假设太空梭从地面静止开始以的加速度匀加速上升,上升到离地面一定高度时,立即以的加速度匀减速直线运动,到达最大高度处速度刚好为0,则太空梭上升的过程中( )
A.加速与减速阶段时间之比为5∶2
B.加速与减速阶段位移之比为4∶25
C.加速与减速阶段的平均速度大小之比为1∶1
D.最大速度为
【答案】C
【详解】A.设加速阶段加速度大小为,时间为,位移为,减速阶段加速度大小为,时间为,位移为,最大速度为v
由速度时间公式,加速阶段,减速阶段
联立可得
加速与减速阶段时间之比为,A错误;
B.加速、减速阶段位移分别为,
故加速与减速阶段位移之比为,B错误;
C.加速与减速阶段的平均速度大小分别为,
故加速与减速阶段的平均速度大小之比为1∶1,C正确;
D.到达最大高度为,又因为,
解得,D错误。
故选C。
10. (25-26高一上·广东惠州·阶段检测)一两侧开口且长度为的圆筒A沿着地面滑行,由于摩擦阻力的作用,加速度大小为,方向总与运动方向相反,直到圆筒停止运动。圆筒滑行方向前方有一堵墙,圆筒撞墙后反弹速率变为撞墙前的一半。某时刻该圆筒速度为向着墙壁滑动,此时圆筒右端距离墙壁为,一无人机B(可视为质点)此时恰在圆筒右侧圆筒口中心以速度与圆筒同向做匀速直线运动。假设无人机可以在圆筒内外自由穿梭不受圆筒影响。
(1)若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞,求此情况的大小;
(2)保持(1)中不变,若,求当圆筒最终停止时,其右侧到墙壁的距离;
(3)保持(1)中不变,若,求无人机B在飞到墙壁前,无人机在圆筒中运动的总时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞,则有
解得
(2)依题意,有
由知圆筒会与墙发生碰撞
设碰撞前圆筒的速度大小为,则碰撞后速度大小为
可得
碰撞后有
联立解得,
即当圆筒最终停止时,其右侧到墙壁的距离为0.5m
(3)无人机第一次穿过圆筒时,如图所示,
此过程中无人机的位移为
筒的位移为
根据位移之间的关系可得
解得,即无人机第一次在圆筒中运动的时间为1.5s
设筒开始运动后经过的时间到达墙,由
解得
可知,即无人机第一次通过筒时,筒尚未撞墙,无人机在时到达筒的左端,此时筒的速度为
而再经过圆筒与墙壁发生碰撞,时间内,无人机在筒内飞行,
在筒撞墙时,无人机进入筒的距离为
在撞墙后瞬间,筒的速度大小变为碰撞前的一半,筒停下还需用时
在这段时间内,无人机的位移大小
由于
其中为撞墙后筒的位移大小,上面已经求出,可知筒停下时,无人机尚在筒内,因此,无人机从筒停下到飞出筒还需用时
可知无人机第二次在筒中运动的时间
故可知无人机在筒中运动的总时间
11. (25-26高一上·河南·期中)一攀岩运动员从距地高h=30m的悬崖顶端,沿着竖直悬挂的绳索由静止开始索降,先做匀加速运动,经过t1=4s速度达到v=1m/s,又以该速度匀速运动了t2=27s,然后做匀减速运动,最后落到地面时速度刚好为0。求:
(1)运动员在加速过程中下降的距离s;
(2)减速过程中的加速度大小a;
(3)整个索降过程中,攀岩运动员的平均速度大小。
【答案】(1)2m
(2)0.5m/s2
(3)
【详解】(1)加速过程中,由
解得
(2)减速过程中,运动的距离为
由匀变速运动规律有
解得
(3)设减速过程的时间为t3,则
平均速度
解得
12. (25-26高一上·浙江·期中)汽车由静止开始沿直线从甲站开往乙站,先做加速度大小为a的匀加速运动,位移大小为x;接着在t时间内做匀速运动;最后做加速度大小也为a的匀减速运动,到达乙站时速度恰好为0。已知甲、乙两站之间的距离为10x,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由题意可知,设匀加速直线运动时间为,匀速运动的速度为v,匀加速直线运动阶段,由位移公式
根据逆向思维,匀减速直线运动阶段的位移等于匀加速直线运动阶段的位移,则匀速直线运动阶段有
又因为
联立解得
故选D。
13. (25-26高一上·贵州贵阳·阶段检测)地铁是城市中重要的交通工具,目前贵阳已开通地铁1号线、2号线、3号线和S1线,全网线路长度约147公里。若某相邻两站之间的距离为1100m,相邻两站之间的轨道可以看成水平直轨道。已知地铁列车(可视为质点)变速时的加速度大小约为1m/s2,行驶过程允许的最大速度为22m/s,列车在每一个站都需要停靠,则地铁列车在这两站之间行驶的最短时间约为( )
A.35s B.42s C.50s D.72s
【答案】D
【详解】由于地铁列车在每站都需要停靠,则地铁列车在两站之间一定有加速和减速过程,列车做匀加速和匀减速运动的时间均为
匀加速和匀减速过程运动的距离之和
因为,所以列车以最大速度做匀速运动的时间
列车在两站之间行驶的最短时间
故选D。
14. (25-26高一上·安徽合肥·阶段检测)小陶是学校的升旗手,国歌响起时他拉动绳子开始升旗,国歌结束时国旗恰好停在旗杆顶端。如图所示,将该过程简化为国旗从A点由静止开始做匀加速直线运动,经过5s达到最大速度0.4m/s,然后以最大速度匀速直线运动,接着做匀减速直线运动,恰好在国歌结束时到达顶端B点。已知国歌从响起到结束的时间是49s,A至B的高度差H=17m,求:
(1)国旗上升过程的平均速度(保留三位有效数字);
(2)匀加速阶段的加速度a1及上升高度h;
(3)国旗匀速运动的时间。
【答案】(1)0.347m/s,竖直向上
(2)0.08m/s2,竖直向上,1m
(3)36s
【详解】(1)国旗上升过程的平均速度
方向竖直向上
(2)匀加速运动的加速度
方向竖直向上
上升高度
(3)位移关系
时间关系
联立解得国旗匀速运动的时间t2=36s
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