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专题02 0-v-0 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。
【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
【模型演练1】.图甲是某大型娱乐场的高速玻璃滑梯。现将高速玻璃滑梯简化成倾斜滑道AB 和水平滑
道BC 两部分,如图乙所示,一游客坐在滑车上从离水平面高度h=10m 的顶端A 处由静止开始下滑,经B
v0
a1
a2
t1
t2
v
O
t
1
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处后沿水平滑道滑至C 处停止。滑车上的速度传感器可以记录不同时刻的速度,其中从B 到C 的速度—时
间图线如图丙所示,游客在倾斜滑道AB 和水平滑道BC 的运动过程均可视为匀变速直线运动。若不计空气
阻力,经过B 处时速度大小不变,游客与滑车可视为质点,
,重力加速度g=10m/s2,
(1)求游客与滑车在水平滑道上运动时的加速度大小;
(2)求游客与滑车在倾斜轨道上的加速度大小以及从A 处运动至B 处的时间
;
(3)若游客从A 处滑下的同时有一个小孩恰在B 处向C 处以v=3m/s 的速度匀速前进,通过计算说明游客是
否会撞到小孩。
【答案】(1)
(2)
,4s (3)会撞到小孩
【详解】(1)根据v-t 图像可知,游客与滑车在水平滑道上运动时的加速度为
(2)根据v-t 图像可知,游客与滑车在B 点的速度为vB=10m/s 由A 到B 由运动公式可知
解得游客与滑车在倾斜轨道上的加速度为
从A 到B 运动的时间为
(3)当游客到达B 点时,小孩向右运动的位移
从游客到达B 处开始计时设经过时间t,游客的速度等于小孩的速度,则
2
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此过程游客和小孩通过的位移分别为
由于
可知游客会撞到小孩。
【模型演练2】.“坡道定点停车和起步”是驾考科目二的内容之一、如图所示,某次练车过程中,一学
员将汽车从坡道上A 处由静止以
的加速度匀加速运动6s,接着立即刹车做匀减速运动,汽车恰好
通过坡道的最高处的B 点,已知AB(视为直线)间距离
。试求:
(1)汽车在加速过程的平均速度v 的大小;
(2)汽车在刹车过程的加速度
的大小。
【答案】(1)3m/s (2)
【详解】(1)设汽车在6s 末的速度为
,根据速度与时间关系式有
则汽车在加速过程的平均速度为
(2)汽车在加速过程的位移为
3
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对减速运动过程根据速度与位移关系式有
联立解得汽车在刹车过程的加速度
【模型演练3】.一物流机器人在某次送快递的过程中,沿直线由静止开始匀加速行驶了
,达到最
大速度
后,又以
的加速度沿直线匀减速行驶了
,然后做匀速直线运动。求:
(1)物流机器人匀加速运动时的加速度大小;
(2)前12s 物流机器人的位移大小。
【答案】(1)
(2)78m
【详解】(1)物流机器人加速过程中,由速度与时间关系式可得
可得匀加速运动时的加速度大小为
(2)物流机器人减速过程中,取最大速度方向为正,则
由速度与时间关系式有
解得
4
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物流机器人加速过程的位移为
物流机器人减速过程的位移为
物流机器人前12s 的位移为
一、单选题
1.如图是某小区单扇自动感应门,人进出时,门先从静止开始以加速度a 匀加速运动,后以
匀减速运动,
完全打开时速度恰好为零。已知单扇门的宽度为l,则门完全打开所用的时间为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】设运动中门的最大速度为v,先以加速度a 匀加速运动的位移为
,以
匀减速运动的位移为
,
由
5
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可得
,
则门完全打开所用时间
故选A。
2.在一次救灾活动中,一辆救灾汽车由静止开始做匀变速直线运动,刚运动了
,由于前方突然有巨石
滚下,堵在路中央,所以又紧急刹车,匀减速运动经
停在巨石前。则关于汽车的运动情况,下列说法正
确的是( )
A.加速和减速中的加速度大小之比
=
B.加速和减速中的平均速度大小之比
=
C.加速和减速中的位移大小之比
=
D.加速中和全过程的平均速度大小之比
=
【答案】C
【详解】A.根据速度时间关系
,所以
故A 错误;
BD.平均速度为
所以平均速度之比等于1:1,故BD 错误;
C.根据题意可得
又因为,平均速度相等,所以
故C 正确。
6
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故选C。
3.一物体从固定斜面上某点由静止开始沿斜面做匀加速直线运动,经过3s 后到达斜面底端,并在水平地
面上做匀减速直线运动,又经过9s 停止,已知物体经过斜面和水平地面连接处时速度大小不变,则物体在
斜面上的位移大小与在水平地面上的位移大小之比是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】设物体到达斜面底端时的速度为,则匀加速直线运动的位移大小为
匀减速直线运动的位移大小为
可得
故选C。
4.在高山滑雪训练中,运动员的某次滑雪过程可简化如下,从斜坡上A 点由静止匀加速下滑,到最底端B
后,在水平面做匀减速直线运动,最后停止在C 点。已知AB = 100m,BC = 20m。忽略运动员在B 点的
速度损失,则两段运动时间之比tAB:tBC为( )
A.1 1∶
B.4 1∶
C.5 1∶
D.6 1∶
【答案】C
【详解】设运动员在B 点的速度大小为v,运动员从A 到B 和从B 到C 都做匀变速直线运动,且运动员在
A、C 的速度均为零,根据运动学规律有
解得
tAB:tBC = 5:1
7
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故选C。
二、多选题
5.如图所示,滑雪运动员(可视为质点)从斜坡上的A 点由静止开始以大小为
的加速度做匀加速直
线运动,运动了4s 时滑雪运动员到达斜坡底端B 点,经过B 点时保持速度大小不变,进入水平滑道后做匀
减速直线运动,再经6s 滑雪运动员的速度恰好为零.取滑雪运动员刚开始运动的时刻为0 时刻,下列说法
正确的是( )
A.滑雪运动员运动到斜坡底端B 点时的速度大小为12m/s
B.滑雪运动员第3s 末的速度大于第5s 初的速度
C.滑雪运动员在水平滑道上运动的加速度大小为
D.滑雪运动员在第3s 内的加速度大于在第9s 内的加速度
【答案】AD
【详解】A.从A 点到B 点,根据运动学公式可得
故A 正确;
B.第5s 初即为第4s 末,由于滑雪运动员在
做匀加速直线运动,则滑雪运动员第3s 末的速度小于第
5s 初的速度,故B 错误;
CD.设滑雪运动员在水平滑道上运动的加速度大小为
,则有
可知滑雪运动员在第3s 内的加速度大于在第9s 内的加速度,故C 错误,D 正确。
故选AD。
6.在某次新能源汽车直线运动性能检测实验中,在两条平行的平直公路上,甲和乙两车头平齐,同时由
静止开始沿平直公路做匀加速直线运动,然后刹车做匀减速直线运动直至停止,停止后车头仍平齐,如图
a 所示,两车的
图像如图b 所示,下列说法正确的是( )
8
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A.甲、乙两车最大速度之比为
B.甲、乙两车加速度大小之比为
C.甲车达到最大速度后,再经过时间
两车速度相等
D.甲车运动了
时,两车相距最远
【答案】BD
【详解】A.整个过程中甲乙两车均做匀变速直线运动,甲乙两车最大速度分别为
、
,则有
,
又
解得
故A 错误;
B.甲车加速度大小
乙车加速度大小
9
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可得
故B 正确;
C.设甲车达到最大速度后,再经过时间t 两车速度相等,则
解得
故C 错误;
D.两车速度相等时,相距最远,此时甲车运动时间
故D 正确。
故选BD。
7.如图所示,滑雪轨道是由斜直轨道AB 和水平轨道BC 组成,运动员经过B 点前后速度大小不变,t=0 时
运动员从A 点由静止开始匀加速下滑,通过B 点后,做匀减速滑动,最后停在C 点。若运动员在第3s 末和
第6s 末速度大小均为6m/s,第8s 末速度大小为4m/s,则
A.运动员在第3.5s 末已经过B 点
B.运动员在运动过程中的最大速度为8m/s
C.运动员从A 到C 的平均速率为5m/s
D.运动员在第12s 末恰好停在C 点
【答案】BD
【详解】AB.由题可知,运动员在第3s 末速度大小为6m/s,则运动员前3s 在斜面上,则加速度大小为:
m/s2
又第6s 末速度大小也为6m/s,第8s 末速度大小为4m/s,说明运动员此过程在水平面上,则加速度大小为:
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m/s2
设在AB 面上的时间为
,B 点的最大速度为
,则
在斜面上有:
在水平面上有:
联立解得:
m/s,
s
由上可知,3.5s<
s,所以运动员在第3.5s 末仍在斜面上,最大速度为8m/s,故A 错误,B 正确;
C.在AB 段的位移为:
m
在BC 段减速到零的时间为:
s
在BC 段的位移为:
m
根据平均速度公式有:
得AC 段的平均速度为:
m/s
故C 错误;
D.综上分析可知,A 到C 的总时为:
s
所以运动员在第12s 末恰好停在C 点,故D 正确。
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故选BD.
8.水平面上某物体从t=0 时刻起以4m/s 的速度做匀速直线运动,运动3s 后又立即以大小为2m/s2的加速度
做匀减速直线运动,停止后物体不再运动.则下列判断正确的是( )
A.该物体从t=0 时刻算起6s 内运动的位移大小为15m
B.该物体在整个运动过程中的平均速度大小为3.2m/s
C.该物体减速后最后1s 内的位移大小为1m
D.该物体减速后第1s 末的速度大小为3m/s
【答案】BC
【详解】A.匀速运动的位移为
匀减速的时间为
匀减速的位移为
该物体从t=0 时刻算起6s 内运动的位移大小为
A 错误;
B.该物体在整个运动过程中的平均速度大小为
B 正确;
C.逆向思维,该物体减速后最后1s 内的位移大小为
C 正确;
D.逆向思维,该物体减速后第1s 末的速度大小为
D 错误。
故选BC。
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9.如图所示,
时,一物体从光滑斜面上的
点由静止开始匀加速下滑,经过
点后进入水平面做匀
减速直线运动(经过
点前后速度大小不变),最后停在
点。下表记录了物体从运动开始每隔
的瞬时
速度,则下列说法中正确的是( )
0
2
4
6
0
8
1
0
6
A.
的时刻物体恰好经过
点
B.
的时刻物体恰好停在
点
C.物体运动过程中的最大速度为
D.物块加速过程中的加速度大小为
【答案】BC
【详解】ACD.匀加速运动的加速度大小
由表格数据可看出物体在2—4s 间已经开始减速,则匀减速运动的加速度大小
设从t=2s 开始再经过t1到达B 点,然后再经过t2时间到达t=4s 时刻,根据运动学公式
8+a1t1-a2t2=10
t1+t2=2
解出
t1=1s
知在t=3s 时刻到达B 点,到达B 点时的速度
v=a1t=12m/s
为最大速度,故C 正确,AD 错误。
B.从B 到C 点的时间
可知
的时刻物体恰好停在
点,选项B 正确。
故选BC。
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10.如图所示,一滑雪者某次滑雪时先在斜坡上由静止开始匀加速直线运动了7.2s,无速度损失地进入水
平滑道后做匀减速直线运动,经4.8s 后速度恰好为零。下列说法正确的是( )
A.滑雪者匀加速阶段与匀减速阶段的加速度大小之比为3:2
B.滑雪者匀加速阶段与匀减速阶段的平均速度大小之比为1:1
C.滑雪者匀加速阶段与匀减速阶段的位移大小之比为3:2
D.滑雪者匀加速阶段的第1s 内、第2s 内、第3s 内的位移大小之比为1:4:9
【答案】BC
【详解】A.滑雪者匀加速阶段的末速度与匀减速阶段的初速度相等,两阶段的速度变化量大小相等,根
据
可知滑雪者匀加速阶段与匀减速阶段的加速度大小之比为
故A 错误;
B.设滑雪者到达斜坡底端的速度大小为,则滑雪者匀加速阶段与匀减速阶段的平均速度大小分别为
,
可知滑雪者匀加速阶段与匀减速阶段的平均速度大小之比为
,故B 正确;
C.滑雪者匀加速阶段与匀减速阶段的位移大小分别为
,
可得滑雪者匀加速阶段与匀减速阶段的位移大小之比为
故C 正确;
D.根据
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可知滑雪者匀加速阶段的前1s 内、前2s 内、前3s 内的位移大小之比为
,自然滑雪者匀加速阶段的
第1s 内、第2s 内、第3s 内的位移大小之比为
,故D 错误。
故选BC。
11.如图所示,一斜直轨道AB 与置于粗糙水平面上的木板的上表面在B 点平滑连接,一滑块e 自A 点由
静止滑下,经4s 停在木板上的C 点,整个过程木板保持静止。已知
,
。求:
(1)e 滑上木板时的速度大小
;
(2)e 在木板上运动的加速度大小
;
(3)若水平面光滑,e 仍自A 点由静止滑下,在e 滑上木板的瞬间,木板从静止开始做加速度
的匀
加速直线运动,e 以(2)中的加速度做匀减速直线运动。e 与木板速度相同时,e 离木板左端的距离s 为多
少。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)设滑块e 在AB 和BC 上滑动时间分别为
和
,则有
在AB 上滑动,有
在BC 上滑动,有
由以上三式得
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(2)滑块e 在BC 段做匀减速运动,最终停下,则有
解得
(3)设经过时间t,e 与木板速度相同,有
即
解得
此段时间内木板相对地面的位移
得
滑块e 相对地面的位移
得
e 离木板左端的距离
12.如图所示,t = 0 时,某物体从光滑斜面上的A 点由静止开始下滑,经过B 点后进入水平面(经过B 点
前后速度大小不变,方向由沿斜面向下突变为水平向右),最后停在C 点。每隔2 s 物体的瞬时速率记录
在表格中,已知物体在斜面上做匀加速直线运动,在水平面上做匀减速直线运动,则:
t/s
0
2
4
6
v/(m/s)
0
8
12
8
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(1)求匀加速过程和匀减速过程的加速度大小分别为多少?
(2)求匀加速过程和匀减速过程的时间分别为多少?
【答案】(1)4 m/s2,2 m/s2 (2)
,
【详解】(1)在斜面上的加速度大小为
物体在水平面上匀减速运动加速度大小为
(2)设到达B 点的时间为t1,则
在水平面上运动时
解得
,
物块在水平面上运动的时间为
所以匀加速过程的时间为
,匀减速过程的时间为
。
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