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2025 版新课标高中物理模型与方法
专题01 常见的匀变速直线运动模型
目录
【模型一】 刹车模型........................................................................................................................................ 1
【模型二】“0—v—0”运动模型.......................................................................................................................6
【模型三】 反应时间与限速模型..................................................................................................................19
1.先匀速,后减速运动模型---反应时间问题.........................................................................................19
2.先加速后匀速运动模型----限速问题....................................................................................................22
3.先加速后匀速在减速运动模型----最短时间问题................................................................................24
4.多过程运动之“耽误时间(先减后加)”模型.................................................................................26
【模型四】 双向可逆类运动模型..................................................................................................................31
【模型五】 等位移折返模型..........................................................................................................................32
【模型六】 等时间折返模型..........................................................................................................................43
【模型一】 刹车模型
【概述】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
【模型要点】
(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
v=v0+at
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
v=v0+at
,令
,求出
便为刹车时间,即
。
(4)比较与
,若
,则
;若
,则
v=v0+at
。
(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
;[来源:学科网ZXXK]
②根据速度位移公式-v=2ax; [来源:学*科*网Z*X*X*K]
③根据平均速度位移公式
.
1
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1.列车进站时以20 m/s 的初速度开始做匀减速直线运动加速度大小为1.25 m/s2,列车速度减为0 后在李子
坝站停靠了50 s。则关于列车进站过程下列说法正确的是( )
A.列车在减速运动阶段速度减小得越来越慢
B.列车开始减速后,t=8 s 时的速度为12 m/s
C.列车开始减速后,20 s 内的位移为150 m
D.列车匀减速阶段最后1 s 内的位移大小是0.625 m
2.(2024·山东潍坊·三模)2024 潍坊市足球联赛于3 月24 日在潍坊四中和利昌学校开赛。在赛前训练中,
运动员将足球用力踢出,足球沿直线在草地上向前滚动,其运动可视为匀变速运动,足球离脚后,在0 ~ t
时间内位移大小为2x,在t ~ 3t 时间内位移大小为x。则足球的加速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
3.(2024·山东济宁·三模)智能寻迹小车目前被应用于物流配送等多个领域,为测试不同寻迹小车的刹车
性能,让它们在图甲中A 点获得相同的速度,并沿直线AB 刹车,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,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,小车均可视为质点。下列说法正确的是( )
A.小车M 刹车过程中加速度大小为
B.A 点距100 分分值线的距离为2m
C.1s 时小车M 的速度为
2
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D.若某小车恰好匀减速停止于96 分分值线,则该车的加速度大小为
4.(2024·青海海南·一模)近来,交警部门开展的“车让人”活动深入人心,不遵守“车让人”的驾驶员
将受到严厉处罚。假设一辆以36km/h 的速度匀速行驶的汽车即将通过路口,此时一老人正在过人行横道,
汽车的车头距离人行横道14m。若该车减速时的最大加速度为
;要使该车在到达人行横道前停止,
驾驶员的反应时间不能超过( )
A.0.5s
B.0.4s
C.0.3s
D.0.2s
5.(2024·陕西渭南·一模)具有“主动刹车系统”的汽车遇到紧急情况时,会立即启动主动刹车。某汽车
以72km/h 的速度匀速行驶时,前方45m 处突然出现一群羚羊横穿公路,“主动刹车系统”立即启动,汽
车开始做匀减速直线运动,恰好在羚羊通过道路前5m 处停车。汽车开始“主动刹车”后第4s 内通过的位
移大小为( )
A.1m
B.1.5m
C.2m
D.2.5m
6.2022 年北京冬季奥运会冰壶比赛的水平场地如图所示,运动员推动冰壶从发球区松手后,冰壶沿中线做
匀减速直线运动,最终恰好停在了营垒中心.若在冰壶中心到达前掷线时开始计时,则冰壶在第
末的速
度大小
,在第
内运动了
,取重力加速度大小
。求:
(1)冰壶与冰面间的动摩擦因数
;
(2)营垒中心到前掷线的距离
。
【模型二】“0—v—0”运动模型
【概述】多过程问题是匀变速直线运动中的常见问题,一般处理时需要列多个方程,综合求解。但有一类
多过程问题,由于特点比较鲜明,常常可以利用结论快速求解,那就是0-v-0 模型。所谓0-v-0 模型是指,
一物体从静止开始,先做匀加速直线运动,速度达到最大值后,再匀减速至速度为0。这类问题除了可以
列基本方程求解外,利用v-t 图像去解答会更快速。因为0-v-0 模型的v-t 图像非常简洁。
3
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【模型要点】
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
1.水平桌面上,一质量为m 的物体在水平恒力F 拉动下从静止开始运动,物体通过的路程等于
时,速度
的大小为
,此时撤去F,物体继续滑行
的路程后停止运动,重力加速度大小为g,则( )
A.在此过程中F 所做的功为
B.在此过中F 的冲量大小等于
C.物体与桌面间的动摩擦因数等于
D.F 的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2 倍
2.两带电的平行板A、B 水平放置,上极板A 的中央有一小孔.如图甲所示,一带电油滴从小孔的正上方
的O 点处自由下落,穿过上极板A 中央的小孔后,刚好不与下极板B 相碰,在此过程中,油滴的速度v 随
v0
a1
a2
t1
t2
v
O
t
4
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时间t 变化的关系如图乙所示.重力加速度为g,不计空气阻力,可知( )
A.在
时,油滴刚好穿过A 板的小孔
B.在
时,油滴刚好返回到O 点
C.油滴受到的重力与电场力之比为2 3∶
D.O 点到下极板B 的距离为
3.如图是某运动员做低空跳伞表演的
图像,从该运动员离开悬停的飞机开始计时,运动员先做自由落
体运动,
时刻打开降落伞,
时刻落到地面,打开降落伞后运动员获得的加速度大小为5m/s2。
,下列说法正确的是( )
A.运动员离开飞机10s 后打开降落伞
B.运动员在空中下落过程用时9s
C.运动员距离地面247.5m 时打开降落伞
D.飞机距离地面375m
4.如图所示的自由落锤式强夯机将8~30 t 的重锤从6~30m 高处自由落下,对土进行强力夯实。某次重锤从
某一高度自由落下,已知重锤在空中运动的时间为
、从自由下落到运动至最低点经历的时间为
,重锤
从地面运动至最低点的过程可视为做匀减速直线运动,当地重力加速度为g,则该次夯土作业( )
5
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A.重锤下落时离地高度为
B.重锤接触地面后下降的距离为
C.重锤接触地面后的加速度大小为
D.重锤在空中运动的平均速度大于接触地面后的平均速度
5.(2024·福建三明·三模)如图甲所示的救生缓降器由挂钩(或吊环)、吊带、绳索及速度控制装置等组成,
是一种可使人沿(随)绳(带)缓慢下降的安全营救装置。如图乙所示,高层建筑工人在一次险情中,将
安全带系于腰部,从离地面某高度处通过钢丝绳先匀加速运动后匀减速运动安全着陆,图丙是工人运动全
过程的
图像。已知工人的质量
,
,则下列说法中正确的是( )
A.发生险情处离地面的高度为27m
B.
时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为630W
C.加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为280N
D.整个过程中工人所受重力做功为18900J
6.如图甲所示,鸟儿为了生存像炮弹或标枪一样一头扎入水中捕鱼,假设鸟的俯冲是自由落体运动,进入
水中后是匀减速直线运动,其
图像如图乙所示,自由落体运动的时间为
,整个过程的运动时间为
,
6
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最大速度为
,重力加速度
取
,下列说法正确的是( )
A.
B.整个过程下落的高度为27m
C.
至
时间内
图像的斜率为
D.
至
时间内阻力是重力的1.5 倍
7.(2025 高三上·山东济宁·开学考试)潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域,浮力顿减,称之为掉深。
如图甲所示,某潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。t=0 时,该潜艇掉深,随后采取措施成功脱
险,在0~30s 时间内潜艇竖直方向的v-t 图像如图乙所示(设竖直向下为正方向)。不计水的粘滞阻力,
则( )
A.潜艇在掉深时的加速度为1m/s2
B.t=30s 时潜艇回到初始高度
C.潜艇竖直向下的最大位移为100m
D.潜艇在10~30s 时间内处于超重状态
8.(2025·江西抚州·模拟预测)冰壶由花岗岩凿磨而成,冰壶运动是冬奥会的一个项目。如图所示,运动员
在O 点以一定的初速度将冰壶(可看作质点)沿水平冰面投出,冰壶在冰面上沿直线滑行
、经历
7
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时间
后经过P 点,然后继续沿直线滑行
、经历时间
后经过Q 点,最后停在R 点。冰
壶和冰面间的动摩擦因数处处相等,取重力加速度
。求:
(1)冰壶的初速度大小;
(2)Q 和R 两点之间的距离。
9.(2025·福建泉州·一模)人工智能已在生活中得到广泛应用。一游客携带智能行李箱出行,旅客行走时,
行李箱无需人的牵引可在地面上跟随游客运动,如图甲所示。某段时间内,行李箱速度v 随时间t 的变化
图像如图乙所示。已知行李箱的质量
,
时间内行李箱的总位移
。求:
(1)行李箱加速阶段的位移大小
以及减速运动的时间
;
(2)减速阶段行李箱受到的合力大小F。
10.(2025 高三上·云南昆明·阶段练习)潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域,浮力突然减小,潜艇如
同汽车那样掉下悬崖,称之为“掉深”,曾有一些潜艇因此沉没。某潜艇总质量为
,在高密度海
水区域海平面下200m 沿水平方向缓慢潜航,如图所示。当该潜艇驶入海水低密度区域时,浮力突然降为
;12s 后,潜艇官兵迅速对潜艇减重(排水),此后潜艇以
的加速度匀减速下沉,速度
减为零后开始上浮。若潜艇减重的时间不计,水的粘滞阻力可忽略,潜艇减重前后受到的浮力保持不变。
取重力加速度大小
,求:
(1)潜艇为阻止“掉深”减重后的质量;
(2)潜艇“掉深”达到距海平面的最大深度。
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【模型三】 反应时间与限速模型
【概述】
1.先匀速,后减速运动模型---反应时间问题
总位移
1.为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持一定的距离。假设某人驾驶一辆汽车在平直公路上以速度
匀速行驶,突然前方汽车停止,司机从发现这一情况到踩下刹车所经历的时间(即司机的反应时间)为
。
在干燥和湿润两种路况下,汽车轮胎与路面的动摩擦因数分别为
和
,且
,对应的安全距离分
别为x1、x2,重力加速度为g,则下列选项正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2.根据《机动车驾驶证申领和使用规定》,司机闯红灯要扣6 分,并处罚金200 元。某小轿车驾驶员看到
绿灯开始闪时,经短暂时间思考后开始刹车,小轿车在红灯刚亮时恰停在停车线上,
图像如图所示。
若绿灯开始闪烁时小轿车距停车线距离
,则( )
x1
v0
a
t1
x2
v
O
t
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A.小轿车刹车的加速度大小为2m/s2
B.小轿车的刹车距离为7m
C.绿灯开始闪烁到红灯刚亮的时间为3s
D.绿灯开始闪烁到红灯刚亮的时间为2.5s
3.当车辆在公路上出现故障不能移动时,为保证安全,需要在事故车辆后面一定距离放置如图所示的警示
标志。通常情况下,司机看到警示标志后会有大约
的反应时间。某省道限速
(约为
),假设某后方司机即将撞到警示标志时才看到该标志,为避免后方车辆与故障车相撞,警示标志
应放在故障车尾后面的距离不小于(汽车在此公路刹车过程最大加速度大小为
)( )
A.
B.
C.
D.
4.无人驾驶汽车通过车载传感系统识别道路环境,自动控制车辆安全行驶。无人驾驶有很多优点,如从发
现紧急情况到车开始减速,无人车需要0.2s,比人快了1s。人驾驶汽车以某速度匀速行驶,从发现情况到
停下的运动距离为44m,汽车减速过程视为匀减速运动,其加速度大小为
。同样条件下,无人驾驶
汽车从发现情况到停下的运动距离为( )
A.24m
B.26m
C.28m
D.30m
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2.先加速后匀速运动模型----限速问题
加速时间
;加速距离
匀速时间
;匀速距离
总位移
1.(2025 高三上·内蒙古呼和浩特·开学考试)中国高铁向世界展示了中国速度,和谐号动车和复兴号高铁
相继从沈阳站点由静止出发,沿同一方向做直线运动。两车运动的速度一时间图像如图所示,下列说法正
确的是( )
A.复兴号高铁追上和谐号动车前,
时两车相距最远
B.
时,复兴号高铁追上和谐号动车
C.复兴号高铁
时,速度达到最大
D.复兴号高铁追上和谐号动车前,两车最远相距4900m
2.下表是《国家学生体质健康标准》中高三年级男生50m 跑评分表(单位:s)。该测试简化为先匀加速起
跑,达到最大速度后再匀速直线到达终点。现在有甲和乙两位同学参加测试,他们两人匀加速起跑时间均
为2s,最终成绩分别为90 分和66 分,则甲和乙最大速度的比值为( )
等级
优秀
良好
合格
单项得分
100
95
90
85
80
78
76
74
72
70
68
66
64
62
60
v0
a
t
v
O
t
11
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成绩
6.8
6.9
7.0
7.1
7.2
7.4
7.6
7.8
8.0
8.2
8.4
8.6
8.8
9.0
9.2
A.
B.
C.
D.
3.先加速后匀速在减速运动模型----最短时间问题
1.(2024·辽宁·模拟预测)如图(a)所示,南京大学医学院新建的手术室为感应自动门,人走近时自动打
开,离开时自动关闭,这种感应技术可以有效地减少手术室内的细菌和病毒的传播,同时也可以避免手动
开门的不便和风险。已知该感应门宽度为d,感应门打开过程中的v-t 图像如图(b)所示,最大速度为
vm,加速与减速时的加速度大小均为a,则感应门完全打开需要的时间是( )
A.
B.
C.
D.
2.为进一步优化公交网线布局,提高公交运营效率,阜阳市公交集团优化调整,采取大站快线的运营模
式。阜阳西站和火车站间的某条公交线路里程为20km,之间设置了4 个停靠站。快线公交车运行的最大速
度为
,进站和出站过程中,加速度大小均为
,其余行驶时间内保持最大速度匀速行驶。公
交车在每个站点停车时间约为40s,则乘快线公交从阜阳西站到火车站的最短时间约为( )
A.1568s
B.1553s
C.1538s
D.1608s
3.在救灾过程中,一名武警战士在离地面
高处,相对地面静止的直升机上通过一根竖直的长绳下
滑。由于灾情紧迫,战士想以最短的时间滑至地面,以重力加速度开始加速下滑。已知该战士落地的速度
不能大于
。如果以最大压力作用于长绳,战士做减速运动的最大加速度可以达到
,长
绳的下端恰好着地,当地的重力加速度为
。不考虑战士的身高因素。求战士下滑的最短时间
和加速下滑的距离
。
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4.多过程运动之“耽误时间(先减后加)”模型
耽误距离
Δx= v0
2 t
,耽误时间
Δt= t
2
耽误距离
Δx=v0(
t1+t3
2
+t2)
,耽误时间
Δt=t1+t3
2
+t2
【模型演练1】(2022·全国·统考高考真题)长为l 的高速列车在平直轨道上正常行驶,速率为v0,要通过
前方一长为L 的隧道,当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v < v0)。已知列车加
速和减速时加速度的大小分别为a 和2a,则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为(
)
A.
B.
C.
D.
2.有一辆家用小汽车,通过某省界卡口,在ETC 车道上可以不停车而直接先减速扣费后加速通过。若小汽
车匀速驶入ETC 通道,在距离刚好自动识别扣费的位置
处,小汽车开始以大小为
的加
速度匀减速行驶,通过自动识别扣费位置时的速度为
,扣费后,小汽车立即以
的加
速度匀加速至减速之前的速度(假设此省界卡扣的前、后都是平直大道,道路宽度与车长不计)。求
(1)该车驶入ETC 通道前的匀速运动的速度大小
a1
v0
t
a2
v
O
t
t3
t2
a1
v0
t1
a2
v
O
t
13
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(2)该车从减速开始到恢复到减速前速度的过程中,运动的总时间是多少?
(3)因为通过ETC 通道,该车需要减速和加速过站所耽误的时间为多少?
3.收费站ETC 专用通道可以不停车拿卡而直接减速通过,且车辆通过收费站的最大速度不超过8m/s。一辆
以
m/s 的速度匀速行驶的汽车驶向收费站,在距离ETC 收费口33.6m 处开始匀减速,刚好符合要求
通过,之后汽车做加速运动,加速度大小为减速时加速度大小的
,直到速度达到v0=20m/s,汽车匀速离
开收费站。(假设收费站的前后都是平直的,汽车减速到8m/s 时立即做匀加速运动)
(1)求汽车匀加速时的加速度大小;
(2)求汽车因通过收费站而耽误的时间。
4.高铁被誉为中国“新四大发明”之一,一列长度为
的高铁从郑州东站到漯河西站,正常行驶
时速度为
中途经过许昌东站,正常情况下经过许昌东站不停车,但为了安全,要求列车在进
入许昌东站时要减速通过,若列车车头刚入许昌东站站台时,速度刚好匀减速为
,然后匀速
通过站台,已知许昌东站站台长度
,列车车尾刚好离开许昌东站站台时再开始加速到正常速度,
其余路段均正常行驶。若某次因为要救治车上病人需要在许昌东站停车,在车头还没到达站台时就要开始
匀减速直线运动至速度为零,停车3 分钟,然后匀加速驶离许昌东站直到速度达到正常速度。其中列车只
要加速、减速,其加速度大小均为
。求:
(1)正常行驶时,列车先减速后匀速通过许昌东站再加速到正常速度所用时间;
(2)因为救治病人列车先减速后停车再加速所用时间;
(3)这列高铁由于救治病人在许昌东站停车,从郑州东站到漯河西站比正常行驶多用多长时间。
【模型四】 双向可逆类运动模型【概述】:如沿光滑斜面上滑的小球,到最高
点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变,故求解时
可对全过程列式,但必须注意x、v、a 等矢量的正负号及物理意义
【模型特点】(1)常见情景
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①沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后返回。
②竖直上抛运动等。
(2)特点:以原加速度匀加速返回,全过程加速度大小、方向都不变。
【模型演练1】如图所示,一物块(可视为质点)以一定的初速度从一足够长的光滑固定斜面的底端开始上滑,
在上滑过程中的最初5 s 内和最后5 s 内经过的位移之比为11 5.
∶忽略空气阻力,则此物块从底端开始上滑到
返回斜面底端一共经历的时间是( )
A.8 s
B.10 s C.16 s
D.20 s
【模型演练2】(多选)在塔顶边缘将一物体竖直向上抛出,抛出点为A,物体上升的最大高度为20 m,不计
空气阻力,g 取10 m/s2,设塔足够高,则物体位移大小为10 m 时,物体运动的时间可能为( )
A.(2-) s
B.(2+) s
C.(2+) s
D. s
【模型演练3】(多选)一物体以5 m/s 的初速度在光滑斜面上向上运动,其加速度大小为2 m/s2,设斜面足
够长,经过t 时间物体位移的大小为4 m,则时间t 可能为
( )
A.1 s
B.3 s
C.4 s
D. s
【模型演练4】一质点做匀变速直线运动,已知初速度大小为v,经过一段时间速度大小变为2v,加速度
大小为a,这段时间内的路程与位移大小之比为5 3∶,则下列叙述正确的是( )
A.这段时间内质点运动方向不变
B.这段时间为
C.这段时间的路程为
D.再经过相同时间质点速度大小为3v
【模型五】 等位移折返模型【概述】:如沿粗糙斜面上滑
的小球,到最高点后仍能下滑,上下过程加速度大小不同但位移大小相同,求
解时可拆解为两个初速度为0 的匀加速直线运动进行简化。
【模型特点】(1)特点:初(或末)速度为零,两段运动位移大小相等为x。
(2)位移三个公式:位移公式
;速度位移公式
;
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平均速度位移公式
(3)三个比例式:①
;②
; ③
(4)v-t 图像
1.一质量为m 的物体自倾角为
的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为
,向上滑
动一段距离后速度减小为零,此后物体向下滑动,到达斜面底端时动能为
。已知
,重力加速
度大小为g。则( )
A.物体向上滑动的距离为
B.物体向下滑动时的加速度大小为
C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5
D.物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长
2.如图甲所示,一物块从倾角为
的斜面底端以一定的初速度沿足够长的斜面上滑,其运动的速度一时间
图像如图乙所示,2t0时刻速度减为零,5t0时刻回到出发点。则下列说法正确的是( )
A.物块返回斜面底端时的速度大小为
v2
v1
a1
a2
t1
t2
v
O
t
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B.物块返回斜面底端时的速度大小为
C.物块与斜面之间的动摩擦因数为
D.物块与斜面之间的动摩擦因数为
2.如图所示,一物块从倾角为θ 的斜面底端以初速度
沿足够长的斜面上滑,经时间t 速度减为零,再经2t
时间回到出发点,下列说法正确的是( )
A.物块上滑过程的加速度大小是下滑过程加速度大小的2 倍
B.物块返回斜面底端时的速度大小为
C.物块与斜面之间的动摩擦因数为
D.物块与斜面之间的动摩擦因数为
3.一物体以
的初速度沿斜面方向滑上足够长的固定斜面,经过一段时间再次回到出发点,速度大小为
,其
图像如图所示,不计空气阻力,重力加速度
。由图像可知( )
A.物体在斜面上运动的时间为
B.该斜面的倾角为
C.物体与斜面之间的动摩擦因数为0.25
D.因摩擦力做功损失的机械能为
4.倾角为θ、表面粗糙均匀的斜面固定在水平地面上,一物体从斜面底端A 以初动能Ek0向上滑动,上滑到
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最高点C 后再返回到出发点A。当物体向上滑到斜面AC 间的B 点(图中未标出)时,它的机械能减少量
与它的动能减少量之比为
。已知重力加速度为g,不计空气阻力,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下
列说法正确的是( )
A.物体与斜面间的动摩擦因数为
B.物体沿斜面向上运动的加速度为
C.在物体由A 点出发到最终滑回到斜面底端过程中,物体损失的机械能为
D.物体滑到斜面底端时的动能为
5.一物块以初速度
自固定斜面底端沿斜面向上运动,一段时间后回到斜面底端。该物体的动能
随位移
x 的变化关系如图所示,图中
、
、
均已知。根据图中信息可以求出的物理量有( )
A.重力加速度大小
B.物体所受滑动摩擦力的大小
C.斜面的倾角
D.沿斜面上滑的时间
6.轮滑运动员从t=0 时刻开始自斜面底端沿直线滑上足够长的斜面,当速度减为零时,又沿直线滑回到出
发点,以运动员的初速度方向为正方向,运动员从开始运动到回到出发点的过程中速度v 随着时间t 变化
的图像如图所示,轮滑运动员可视为质点。求∶
(1)0~6s 内运动员在斜面上运动的路程L;
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(2)运动员上滑过程与下滑过程的加速度大小之比。
7.如图甲所示,倾角为
的粗糙斜面体固定在水平面上,初速度为v0=10m/s,质量为m=10kg 的小木块沿斜
面上滑,若从此时开始计时,整个过程中小木块速度v 的平方随路程变化的关系图像如图乙所示,取g 取
10m/s2,求:
(1)斜面倾角
;
(2)小木块与斜面间的动摩擦因数;
(3)小木块沿斜面上滑到回到出发点所用时间。
8.如图甲所示,一滑块(可视为质点)以初速度
从A 点沿斜面上滑,到达最高点B 后返回至出
发点A。取沿斜面向上方向为正方向,并以滑块由A 点出发时为
时刻,滑块在
时返回到A 点,整
个过程的
图像如图乙所示。求:
(1)滑块上滑过程的最大位移;
(2)滑块返回到A 点的速度大小;
(3)C 点距A 点
,滑块经过C 点对应的时刻。
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【模型六】 等时间折返模型【概述】:物体由静止出发,先经过一段时间匀加速直线运动,速
度达到v1,然后立即做匀减速直线运动,如果经过相等的时间物体回到了原出发点。
【模型特点】
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,
取向右为正方向:
物体从A 到B,由运动学公式得:
2 -------------------(1)
-------------------(2)
从B 返回A 的整个过程:
---------------------(3)
-------------------------(4)
由(1)、(2)、(3)、(4)解得:
---------------------------(5)
----------------------------(6)
由以上结论可进一步得出该定理的推论:
深入思考发现推论:设从A 到B(匀加速过程)受到的合外力大小为
,合力做的功为
,物体受到的
冲量为
;从B 返回A(匀减速过程)受到的合力为
,合力做的功为
,物体受到的冲量为
,则:
∵
∴由
得
------------------(7)
∵
∴
------------------(8)
∵
∴
-------------------(9)
1.如图所示,空间存在水平向左的匀强电场,一带电量为
的物块放在光滑绝缘水平面上,在恒力F 作用
下由静止开始从O 点向右做匀加速直线运动,先经时间t 力F 做功
,此后撤去力F,物块再经时间
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返回到出发点O,且回到出发点时的速度大小为v。设物块在O 点的电势能为零,则( )
A.撤去力F 时物块的速度大小为
B.物块向右滑动的最大距离为
C.物块回到出发点时的动能为
D.撤去力F 时物块的电势能为
2.某质点P 从静止开始以加速度
做匀加速直线运动,经过时间t 后立即以大小为
的加速度做匀减速直线
运动,又经过时间2t 后恰好回到出发点,则有( )
A.
B.
C.
D.
3.(多选)如图所示,在一个固定的光滑的倾角为θ 的斜面上,一质量为m 的物块在平行于斜面向上的
恒力F 的作用下,由静止从斜面底端向上做匀加速直线运动,斜面足够长,经一段时间后撤去恒力F,物
块又经相同时间回到出发点。重力加速度为g。则( )
A.物块在沿斜面向上运动的过程中,机械能先增大后守恒
B.物块在沿斜面向下运动的过程中,机械能一直减小
C.撤去恒力前后,物块物块加速度大小之比为1:2
D.撤去恒力前后,物块物块加速度大小之比为1:3
4.如图所示,静置于光滑斜面(倾角为
)的质量为m 的物块,受到沿斜面方向的恒力F 的作用,作用时
间t 后撤去F,再经时间
后刚好返回起点,则( )
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A.F 与
的比应该为3 比7
B.F 与
的比应该为9 比5
C.F 与
的比应该为7 比3
D.F 与
的比应该为2 比3
5.如图甲所示,两平行金属板A、B 水平放在真空中,板间距为d,金属板长2d,OO'为板间中线,AB 板
间的电势差U 随时间t 的变化情况如图乙所示。有一个质量为m,电荷量为q 的带电小球,t=0 时刻从O
点以v0的速度水平沿OO'射入。T 时刻小球恰好从O'点射出,小球运动过程中恰好未B 与极板相碰。已
知重力加速度大小为g,则下列说法正确的是( )
A.小球所受的电场力大小等于重力大小
B.板间电压
C.
时,小球速度大小为
v0
D.
时,小球速度大小为v0
6.((多选))如图所示,在足够长光滑绝缘水平面的上方,存在着方向水平向右、场强大小为
的匀强
电场。一带正电小物块(可视为质点)从水平面上A 点由静止释放,经时间t 到达B 点,小物块速度大小
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为v。此时水平面上方突然撤去原来电场,改加方向水平向左、场强大小为
的匀强电场,小物块又经时
间2t 恰好返回A 点。下列说法正确的是( )
A.小物块返回A 点时速度大小为
B.小物块返回A 点时速度大小为2v
C.电场强度的大小关系是
D.电场强度的大小关系是
7.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.
1
2
v
v
B.
1
2
2v
v
C.
1
2
3
2
v
v
D.
1
2
5
3
v
v
8.一质点从A 点做初速度为零、加速度
的匀加速直线运动,经过一段时间后到达B 点,此时加速度突然
反向,大小变为
,又经过同样的时间到达C 点。已知
、
的距离为
、
的距离的一半,则
与
的
大小之比
可能为( )
A.
B.
C.
D.
9.一小球在外力作用下沿一光滑斜面从静止开始以大小为
的加速度向上做匀加速运动;经时间t 后,撤去
外力,小球再经时间t 回到出发点(撤去外力后,小球做的仍为匀变速直线运动)。求
(1)小球沿斜面加速上升的位移的大小;
(2)撤去外力后,小球的加速度
的大小;
(3)小球沿斜面向上运动的时间;
(4)小球沿斜面向上运动的距离。
10.如图(a),一质量为m=1.5kg 的物块在沿斜面向上的恒力F 作用下,从倾角为θ=37°的光滑斜面底端
由静止开始运动。当恒力做功48J 后撤去F,再经过一段时间后物块又返回斜面底端。已知物块沿斜面上
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滑和下滑所用的时间的比是2 1∶。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2)
(1)求撤去力F 后物块的加速度;
(2)求物块返回到出发点时的速度大小;
(3)在图(b)中画出,物块从开始运动到返回底端过程中的速度与时间的v –t 图像;
(4)求恒力F 的大小。
11.(2024·全国333 大联考)如图所示,在水平地面上固定一个倾角为
的绝缘光滑斜面体,斜面体
底端连接有挡板,有一个电荷量为q、质量为m 的滑块静止于挡板处,某时刻加一沿斜面方向的匀强电场,
使得滑块沿斜面方向运动,经历t 时间后撤去电场,接着又经历相同的时间,滑块回到挡板位置处。不计
空气阻力,已知重力加速度为g,求:
(1)电场强度的大小;
(2)滑块距挡板的最远距离。
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