2019年高考物理考前冲刺30天第一讲必考计算题匀变速直线运动规律的应用学案(含解析)

  • 格式:docx
  • 大小:2.16 MB
  • 文档页数:9

1 匀变速直线运动 命题点一 基本公式的应用

例1 一辆汽车在高速公路上以30m/s的速度匀速行驶,由于在前方出现险情,司机采取紧急刹车,刹车加速度的大小为5 m/s2,求: (1)汽车刹车后10s内滑行的距离. (2)从开始刹车至汽车滑行50m所经历的时间. (3)在汽车停止前3秒内汽车滑行的距离. 答案 (1)90m (2)2s (3)22.5m 解析 (1)由v=v0+at可知,汽车的刹车时间为:

t0=v-v0a=0-30-5s=6s

由于t0=90m. (2)设从刹车到滑50m所经历的时间为t′,则有:

x=v0t′+12at′2

代入数据解得:t′=2s (3)此时可将运动看成反向的初速度为零的匀加速直线运动,则有:

s1=12at12=(12×5×32

) m=22.5m.

应用基本公式解题的“三点”技巧 1.机车刹车问题一定要判断是否减速到零后停止. 2.位移的求解可用位移公式、位移-速度关系式,而平均速度式x=v·t最简单. 3.可将末速度为零的匀减速运动逆向看成初速度为零的匀加速运动. 题组阶梯突破

1.一物块(可看成质点)以一定的初速度从一光滑斜面底端A点上滑,最高可滑到C点,已知AB是BC的3倍,如图1所示,已知物块从A至B所需时间为t0,则它从B经C再回到B,

需要的时间是多少? 2

图1 答案 2t0 解析 设B→C时间为t1, 由对称知C→B的时间也为t1

运用逆向思维xCB=12at12

xCA=12a(t1+t0)2

由xCA=4xCB得t1=t0 故B→C→B所需时间是2t0. 2.长200m的列车匀加速通过长1000m的隧道,列车刚进隧道时的速度是20m/s,完全出隧道时速度是24 m/s,求: (1)列车过隧道时的加速度是多大? (2)通过隧道所用的时间是多少? 答案 (1)0.07m/s2 (2)54.5s 解析 (1)由匀变速直线运动的速度位移公式得:v2-v12=2ax,解得:

a=v2-v202x=242-2022×1200m/s2≈0.07 m/s2;

(2)平均速度:v=v0+v2=20+242m/s=22 m/s, 时间:t=xv=120022s≈54.5s. 3.一小球自O点由静止释放,自由下落依次通过等间距的A、B、C三点,已知小球从A运动到B的时间与从B运动到C的时间分别为0.4s和0.2s,重力加速度g取10m/s2,求: (1)A、B两点间的距离; (2)小球从O点运动到A点的时间. 答案 (1)1.2m (2)0.1s 解析 设AB、BC间距均为l,小球从O点运动到A点的时间记为t,从A运动到B和从B运动到C的时间分别为t1、t2.

AB间距可表示为:l=12g(t+t1)2-12gt2①

AC间距可表示为:2l=12g(t+t1+t2)2-12gt2② 3

t1=0.4s,t2=0.2s,

代入数据,解①②得:l=1.2m,t=0.1s.

命题点二 多运动过程问题 例2 在一次低空跳伞演练中,当直升机悬停在离地面224m高处时,伞兵离开飞机做自由落体运动.运动一段时间后,打开降落伞,展伞后伞兵以12.5m/s2的加速度匀减速下降.为了伞兵的安全,要求伞兵落地速度最大不得超过5 m/s.(取g=10m/s2)求: (1)伞兵展伞时,离地面的高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下? (2)伞兵在空中的最短时间为多少? 解析 (1)设伞兵展伞时,离地面的高度至少为h,此时速度为v0,则有: v2-v20=2ah 即52-v20=-2×12.5×h 又v20=2g·(224-h)=2×10×(224-h) 联立解得h=99m,v0=50m/s 以5m/s的速度落地相当于从h1高处自由落下,即:v2=2gh1

解得:h1=v22g=5220m=1.25m (2)设伞兵在空中的最短时间为t,则有: v0=gt1

解得:t1=v0g=5010s=5s

t2=v-v0a=5-50-12.5s=3.6s

故t=t1+t2=(5+3.6) s=8.6s. 答案 (1)99m 1.25m (2)8.6s

多运动过程问题的分析技巧 1.匀变速直线运动涉及的公式较多,各公式相互联系,大多数题目可一题多解,解题时要开阔思路,通过分析、对比,根据已知条件和题目特点适当地拆分、组合运动过程,选取最简捷的解题方法. 2.两个过程之间的速度往往是解题的关键. 4

题组阶梯突破 4.出租车上安装有速度表,计价器里安装有里程表和时间表.出租车载客后,从高速公路入口处驶入高速公路,并从10时10分55秒开始做初速度为零的匀加速直线运动,经过10s时,速度表显示54km/h. (1)求这时出租车离出发点的距离. (2)出租车继续做匀加速直线运动,当速度表显示108km/h时,出租车开始做匀速直线运动,若时间表显示10时12分35秒,此时计价器里程表示数为多少?(出租车启动时,里程表示数为零) 答案 (1)75m (2)2700m

解析 (1)根据速度公式得a=v1t1=1510m/s2=1.5 m/s2,再根据位移公式得x1=12at21=12

×1.5×102m=75m,这时出租车距载客处75m.

(2)根据v22=2ax2得x2=v222a=3022×1.5m=300m, 这时出租车从静止载客开始,已经经历的时间为t2, v2=at2,得t2=20s,

这时出租车时间表应显示10时11分15秒. 此后出租车做匀速运动,它匀速运动的时间t3应为80s, 通过的位移x3=v2t3=30×80m=2400m, 所以10时12分35秒时,计价器里程表应显示x=x2+x3=300m+2400m=2700m.

5.火车由甲地从静止开始以加速度a匀加速运行到乙地.又沿原方向以a3的加速度匀减速运行到丙地而停止.若甲、丙相距18km.车共运行了20min.求甲、乙两地间的距离及加速度a的值. 答案 4.5km 0.1m/s2 解析 设到达乙站时的速度为v,甲站到乙站位移为x,则:v2=2ax,

设乙到丙站位移为x1,则:v2=2×a3·x1,

整理得:xx1=13, 而且:x+x1=18km, 解得:x=4.5km,x1=13.5km; 对于从甲到丙全程,设总时间为t,有:

x+x1=v2t, 5

故v=2x+x1t=2×1800020×60m/s=30 m/s, 则a=v22x=3022×4.5×1000m/s2=0.1 m/s2. 6.正以v0=30m/s的速度运行中的列车,接到前方小站的请求:在该站停靠1分钟接一位危重病人上车.司机决定以加速度大小a1=0.5 m/s2匀减速运动到小站,停车1分钟后做大小为a2=1.5m/s2的匀加速运动,又恢复到原来的速度运行.求: (1)司机从匀减速运动开始到恢复原来速度共经历的时间t总; (2)司机由于临时停车共耽误了多少时间? 答案 (1)140s (2)100s

解析 列车减速运动的时间为:t1=v-v0-a1=0-30-0.5s=60s,

列车能通过的位移为:x1=v2-v202-a1=-9002×-0.5m=900m. 在列车加速过程中,加速的时间为:t2=30-01.5s=20s, 列车加速运动的位移为:x2=900-02×1.5m=300m, 所以,列车恢复到30m/s所用的时间为:t总=t1+t停+t2=60s+60s+20s=140s, 列车恢复到30m/s所通过的位移为:x=x1+x2=(900+300) m=1200m,

若列车一直匀速运动,则有:t′=xv0=120030s=40s. 列车因停车而耽误的时间为:Δt=t总-t′=(140-40) s=100s.

(建议时间:40分钟) 1.一个滑雪人质量m=75kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=30°,在t=5s的时间内滑下的路程x=60m,求: (1)滑雪人的加速度; (2)t=5s时滑雪人的速度. 答案 (1)4m/s2 (2)22 m/s

解析 (1)由运动学位移公式x=v0t+12at2 代入数据,解得:a=4 m/s2 (2)由速度公式,得:v=v0+at=(2+4×5) m/s=22 m/s. 6

2.如图1所示,小滑块在较长的固定斜面顶端,以初速度v0=2m/s、加速度a=2 m/s2沿斜面加速向下滑行,在到达斜面底端前1s内,滑块所滑过的距离为715L,其中L为斜面长.求滑块在斜面上滑行的时间t和斜面的长度L.

图1 答案 3s 15m

解析 小滑块从A到B过程中,有v0(t-1)+12a(t-1)2=x

小滑块从A到C过程中,有v0t+12at2=L. 又有x=L-7L15=8L15; 代入数据,解得L=15m;t=3s. 3.一列火车做匀变速直线运动驶来,一人在轨道旁边观察火车运动,发现在相邻的两个10s内,火车从他跟前分别驶过8节车厢和6节车厢,每节车厢长8m(连接处长度不计).求: (1)火车的加速度的大小; (2)人开始观察时火车速度的大小. 答案 (1)0.16m/s2 (2)7.2 m/s 解析 (1)由题意知,火车做匀减速直线运动,设火车加速度大小为a,人开始观察时火车速度大小为v0,L=8m Δx=aT2,8L-6L=aT2

a=2LT2=2×8100m/s2=0.16 m/s2

(2)v2t=v=8L+6L2T=14×820m/s=5.6 m/s v2t=v0-aT,解得v0=7.2m/s.

4.高速公路给人们带来了方便,但是因为在高速公路上行驶的车辆速度大,雾天往往易出现十几辆车追尾持续相撞的事故.某辆轿车在某高速公路上的正常行驶的速度大小v0=120km/h,刹车时轿车产生的最大加速度a=6 m/s2.如果某天有雾,能见度d(观察者能看见最远的静止目标的距离)约为60m,设司机的反应时间Δt=0.5s,为了安全行驶,轿车行驶的最大速度为多少? 答案 86.4km/h