2025届高三暑假培优讲义-第2讲　匀变速直线运动规律的应用（学生版）

第2讲匀变速直线运动规律的应用1、掌握并会利用匀变速直线运动规律处理物理问题。2、掌握并会利用匀变速直线运动的推论处理物理问题考点一匀变速直线运动公式的应用1．基本规律(1)速度公式：v＝v0＋at.(2)位移公式：x＝v0t＋eq\f(1,2)at2.(3)位移速度关系式：v2－veq\o\al(2,0)＝2ax.这三个基本公式，是解决匀变速直线运动的基石．均为矢量式，应用时应规定正方向．2．两个重要推论(1)物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，还等于初、末时刻速度矢量和的一半，即：eq\x\to(v)＝v＝eq\f(v0＋v,2).(2)任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差为一恒量，即：Δx＝x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝aT2.3．v0＝0的四个重要推论(1)1T末、2T末、3T末、……瞬时速度的比为：v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n(2)1T内、2T内、3T内……位移的比为：x1∶x2∶x3∶…∶xn＝12∶22∶32∶…∶n2(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内……位移的比为：xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xn＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比为：t1∶t2∶t3∶…∶tn＝1∶(eq\r(2)－1)∶(eq\r(3)－eq\r(2))∶…∶(eq\r(n)－eq\r(n－1))（2024•佛山一模）为提高航母的效能，福建舰安装了电磁弹射器，舰载机在弹射器的助推下能获得30m/s2～50m/s2的加速度。若某舰载机从静止开始弹射，匀加速运动150m达到100m/s的起飞速度，则该过程的时间为（）A．3.3s B．3.0s C．2.5s D．1.5s（多选）（2022•庐阳区校级模拟）物理学中有一些经典实验通过巧妙的设计使用简陋的器材反映了深刻的物理本质，例如伽利略的斜面实验就揭示了匀变速直线运动的规律。某同学用现代实验器材改进伽利略的经典斜面实验，如图1所示，他让小球以某﹣﹣确定的初速度从固定斜面顶端0点滚下，经过A、B两个传感器，其中B传感器固定在斜面底端，利用传感器测出了A、B间的距离x及小球在A、B间运动的时间t。改变A传感器的位置，多次重复实验，计算机作出图像如图2所示。下列说法正确的是（）A．小球在斜面上运动的平均速度大小为8m/s B．小球在斜面上0点的速度大小为4m/s C．小球在斜面上运动的加速度大小为2m/s2 D．固定斜面的长度为6m（2024•新郑市校级三模）一质点在连续的6s内做匀加速直线运动，在第一个2s内位移为12m，最后一个2s内位移为36m，下面说法正确的是（）A．质点的加速度大小是6m/s2 B．质点的加速度大小是3m/s2 C．质点第2s末的速度大小是12m/s D．质点在第1s内的位移大小是6m考点二常用的“六种”物理思想方法1．一般公式法一般公式法指速度公式、位移公式及推论三式．它们均是矢量式，使用时要注意方向性．2．平均速度法定义式eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)对任何性质的运动都适用，而eq\x\to(v)＝v＝eq\f(1,2)(v0＋v)只适用于匀变速直线运动．3．比例法对于初速度为零的匀加速直线运动与末速度为零的匀减速直线运动，可利用初速度为零的匀加速直线运动的重要特征中的比例关系，用比例法求解．4．逆向思维法如匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动．5．推论法利用Δx＝aT2：其推广式xm－xn＝(m－n)aT2，对于纸带类问题用这种方法尤为快捷．6．图象法利用v－t图可以求出某段时间内位移的大小，可以比较v与v，还可以求解追及问题；用x－t图象可求出任意时间内的平均速度等．（2024•湖北二模）如图所示，在2022年北京冬奥会高山滑雪男子大回转比赛中，中国选手张洋铭沿着雪道加速滑下，途经a、b、c、d四个位置。若将此过程视为匀加速直线运动，张洋铭在ab、bc、cd三段位移内速度增加量之比为1：2：1，a、b之间的距离为L1，c、d之间的距离为L3，则b、c之间的距离L2为（）A．8L1 B．87C．L1+L3 D．1（2024•琼山区校级模拟）沿平直轨道匀加速行驶的长度为L的列车，保持加速度不变通过长度为L的桥梁，车头驶上桥头时的速度为v1，车头经过桥尾时的速度为v2，则车尾通过桥尾时的速度为（）A．v1：v2 B．2vC．v12+（2024•日照一模）某物理学习兴趣小组研究公交车的运动，公交车进站过程认为做匀减速直线运动直至停下。公交车在最初6s内通过的位移与最后6s内通过的位移之比为21：9，若公交车运动的加速度大小为1m/s2，则（）A．公交车运动的总位移为60m B．公交车在最初6s内通过的位移与最后6s内通过的位移之差为36m C．公交车的初速度为12m/s D．公交车运动的时间为10s（2024•长沙模拟）2023年8月28日株洲清水塘大桥正式通车。如图甲所示，大桥全长2.85千米，主跨为408米双层钢桁架拱桥结构，位列同类桥梁中湖南第一、桥梁上层为机动车道，下层为行人和非机动车通行的景观通道。大桥一经开通就成为了株洲市民观光散步、娱乐休闲的“网红桥”。图乙中A、B、C、D、E、F为大桥上的六根竖直钢丝绳吊索，相邻两根吊索之间距离均相等，若一汽车在桥梁上层从吊索A处开始做匀减速直线运动，刚好在吊索E、F的中点N点停下，汽车通过吊索E时的瞬时速度为vE，从E点到N点的时间为t，则（）A．汽车通过吊索A时的速度为9vE B．汽车通过AE段的时间等于3t C．汽车通过AE段的平均速度是EN段平均速度的4倍 D．汽车通过全程AN的平均速度小于vE考点三自由落体运动和竖直上抛运动1．特点和规律(1)自由落体运动的特点①从静止开始，即初速度为零．②只受重力作用的匀加速直线运动．③公式：v＝gt，h＝eq\f(1,2)gt2，v2＝2gh.(2)竖直上抛运动的特点①初速度竖直向上．②只受重力作用的匀变速直线运动．③若以初速度方向为正方向，则a＝－g.2．处理竖直上抛运动的方法(1)分段处理①上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做自由落体运动．②几个特征物理量上升的最大高度H＝eq\f(v\o\al(2,0),2g)，上升到最高点所用的时间T＝eq\f(v0,g)，回到抛出点所用的时间t＝eq\f(2v0,g)，回到抛出点时的速度v＝－v0.(2)全程处理①初速度为v0(设为正方向)，加速度为a＝－g的匀变速直线运动．②v>0时，物体上升．v<0时，物体下降．③h>0时，物体在抛出点上方．h<0时，物体在抛出点下方．（2024•广东模拟）如图，调整水龙头的开关，使单位时间内流出水的体积相等。水由于重力作用，下落速度越来越大，水柱越来越细。若水柱的横截面可视为圆，图中a、b两处的横截面直径分别为0.8cm和0.6cm，则经过a、b的水流速度之比va：vb为（）A．1：3 B．1：9 C．3：4 D．9：16（2024•琼山区校级模拟）2012年6月1日，空降兵某部官兵使用新装备从260m超低空跳伞成功．若跳伞空降兵在离地面224m高处，由静止开始在竖直方向做自由落体运动．一段时间后，立即打开降落伞，以12.5m/s2的平均加速度匀减速下降，为了空降兵的安全，要求空降兵落地速度最大不得超过5m/s（g取10m/s2）．则（）A．空降兵展开伞时离地面高度至少为125m，相当于从2.5m高处自由落下 B．空降兵展开伞时离地面高度至少为125m，相当于从1.25m高处自由落下 C．空降兵展开伞时离地面高度至少为99m，相当于从1.25m高处自由落下 D．空降兵展开伞时离地面高度至少为99m，相当于从2.5m高处自由落下（2024•开福区校级模拟）在地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A后，又以初速度v0从同一地点竖直上抛另一物体B。若要使两物体能在B上升过程中相遇，则两物体抛出的时间间隔Δt必须满足的条件是（不计空气阻力，重力加速度大小为g）（）A．2v0g＜Δt＜C．(3+1)v（2024•皇姑区校级模拟）如图所示，A，B两棒的长度相同，A的下端和B的上端相距s＝40m。若A，B同时运动，A做自由落体运动，B做竖直上抛运动且初速度v0＝20m/s（g取10m/s2），则A，B相遇时A的速度大小为（）A．40m/s B．10m/s C．30m/s D．20m/s题型1匀变速直线运动基本公式的应用（2023秋•叙州区校级期末）一物体车以﹣5m/s2做匀变速直线运动，那么下列关于该物体运动的描述正确的是（）A．该物体在做匀减速直线运动 B．下一秒末与前一秒初的速度变化量大小为5m/s C．下一秒末与前一秒末的速度变化量大小为5m/s D．下一秒的平均速度比前一秒的平均速度小5m/s（2024•北京模拟）一质点静止在光滑水平面上，先向右做初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小为a1，经过时间t后加速度变为零；又运动时间t后，质点加速度方向变为向左，且大小为a2，再经过时间t后质点回到出发点。以出发时刻为计时零点，则在这一过程中（）A．a2＝3a1 B．质点向右运动的最大位移为85C．质点回到出发点时的速度大小为45D．最后一个时间t内，质点的位移大小和路程之比为3：5（2024•琼山区校级模拟）一步行者以6.0m/s的速度跑去追赶被红灯阻停的公交车，在跑到距汽车25m处时，绿灯亮了，汽车以1.0m/s2的加速度匀加速启动前进，则（）A．人不能追上公共汽车，且车开动后，人车距离越来越远 B．人不能追上公共汽车，人、车最近距离为7m C．人能追上公共汽车，追赶过程中人跑了36m D．人能追上公共汽车，追上车前人共跑了43m题型2刹车类问题（2023秋•宁波期末）2023年SUV制动距离排行榜上国产汽车成绩进步明显，如图中吉利车型领克05测试过程中以100km/h的初速度进行刹车制动，经过34m的距离刹停。若制动过程可看成匀减速直线运动，关于此次测试过程，该车（）A．刹车时间约为2.4s B．刹车过程的加速度大小约为147m/s2 C．刹车过程的平均速度大小为50m/s D．在第3s末的速度大小约为6m/s（2023秋•海安市期末）神舟十六号载人飞船返回地面，速度为v0时开启缓冲发动机，获得大小为a的加速度，经过时间t后速度恰好为零，则该过程中飞船的位移可以表达为（）A．v0t+12C．a22v冰壶（Crling），又称掷冰壶、冰上溜石，是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，属冬奥会比赛项目，并设有冰壶世锦赛。中国女子冰壶队于2003年成立，在2009年的女子冰壶世锦赛上战胜诸多劲旅夺冠，已成长为冰壶领域的新生力军。在某次比赛中，冰壶被投出后，如果做匀减速直线运动用时20s停止，最后1s内的位移大小为0.2m，则下列说法正确的是（）A．冰壶的加速度大小是0.3m/s2 B．冰壶第1s内的位移大小是78m C．全程的平均速度大小为4m/s D．冰壶的初速度大小是6m/s题型3匀变速直线运动中的多过程问题（2024•延边州一模）如图，某滑雪爱好者从倾角一定的雪道上A点由静止滑下，滑到水平雪道上C点时速度刚好为零，滑雪爱好者经过倾斜雪道的最低点B点时速度大小不变。若滑雪爱好者在倾斜和水平雪道上均做匀变速直线运动，已知从A到C运动的路程为60m，时间为40s，则该滑雪爱好者经过B点时的速度大小为（）A．5m/s B．3m/s C．4m/s D．2m/s（2024•渝中区模拟）汽车已经走进了千家万户，成为普通家庭的消费品，驾驶技能从职业技能成为基本生活技能。考驾照需要进行一项路考——定点停车。路旁竖一标志杆，在车以大小为v的速度匀速行驶的过程中，当车头与标志杆的距离为x时，学员立即刹车，让车做匀减速直线运动，车头恰好停在标志杆处。若忽略学员的反应时间，则汽车刹车（）A．时间为xvB．加速度大小为v2C．经过一半时间时的位移大小为x2D．经过一半距离时的速度大小为v（2023秋•福田区校级期末）某次列车出站时做匀加速运动，途中连续经过三个测试点A、B、C，已知AB段距离为BC段的一半，AB段平均速度为72km/h，BC段平均速度为144km/h，如图所示，则列车经过C点时速度大小为（）A．30m/s B．40m/s C．50m/s D．60m/s题型4平均速度和中点时刻瞬时速度（2023秋•玉溪期末）一质点做匀加速直线运动，依次通过a、b、c三点。测得a、b两点之间的距离为s，b、c两点之间的距离为4s，通过ab段所用时间为t，通过bc段所用时间为2t。则该质点运动的加速度大小为（）A．s4t2 B．s2t2（2023秋•杭州期中）运动会上，用电子机器狗运送铁饼既便捷又安全，将机器狗在某次运送铁饼的运动过程视为匀加速直线运动，相继经过两段距离为12米的路程，用时分别为6s和4s。则机器狗的加速度大小是（）A．0.1m/s2 B．0.2m/s2 C．0.48m/s2 D．2m/s2题型5中间位置瞬时速度（2023秋•雨花区校级月考）如图所示是某物体做直线运动的v2﹣x图像（其中v为速度，x为位置坐标），下列关于物体从x＝0处运动至x＝x0处的过程分析，正确的是（）A．该物体做匀加速直线运动 B．该物体的加速度大小为v0C．该物体在位移中点的速度小于12D．该物体在运动中间时刻的速度大于1（2023秋•越秀区校级月考）在匀变速直线运动中，关于中间时刻瞬时速度的大小vt2和中间位置瞬时速度的大小A．不论物体是做匀加速直线运动还是做匀减速直线运动，总有vsB．只有做匀加速直线运动时有vsC．只有做匀减速直线运动时有vsD．以上说法都不对（多选）（2022秋•内江期末）物体沿一直线运动，在t时间内通过的路程是x，它在中间位置12x处的速度为v1，在中间时刻12t时的速度为v2，则vA．当物体做匀加速直线运动时，v1＜v2 B．当物体做匀减速直线运动时，v1＜v2 C．当物体做匀速直线运动时，v1＝v2 D．当物体做匀减速直线运动时，v1＞v2题型6逐差法（2022秋•孝感期末）物体从静止开始做匀加速直线运动，已知第4s内与第2s内的位移之差是8m。则下列说法错误的是（）A．物体运动的加速度为8m/s2 B．第2s末的速度为8m/s C．第2s内的位移为6m D．物体在0～3s内的平均速度为6m/s题型7初速度为零的匀加速直线运动的比例关系（2024•荔湾区校级开学）如图所示，在水平面上固定着三个完全相同的木块，一颗子弹（可视为质点），以水平速度v0射入，子弹可视为质点。若子弹在木块中做匀减速直线运动，当它穿透第三个木块（即C位置）时速度恰好为0，下列说法正确的是（）A．子弹通过每个木块的时间均相同 B．子弹到达各点的速率之比为vOC．子弹通过每一部分时，其速度变化量相同 D．子弹从O运动到C全过程的平均速度等于B点的瞬时速度（多选）（2023秋•大通县期末）滑块以某一初速度从斜面底端O上滑到最高点D，用频闪仪记录的上滑过程如图所示，则（）A．滑块在B点的速度大小为在C点的两倍 B．滑块在A点的速度大小为在C点的两倍 C．AB和CD的距离之比为3：1 D．AB和CD的距离之比为5：1（2023秋•光明区校级期中）如图所示，九个相同的木块并排固定在水平面上，从左至右编号依次为1、2、…、8、9。一个子弹（可视为质点）从木块1左端以速度v射入，恰好没有从木块9穿出，则下列说法正确的是（）A．子弹刚进入木块6和刚进入木块9时的速度大小之比为2：1 B．子弹穿过前三个木块的时间和穿过后三个木块的时间之比为1：4−C．子弹刚进入木块9时的速度与初速度v的大小之比为1：2 D．子弹在木块5中点的速度大小为v题型8自由落体运动的基本规律应用（2024•山东开学）杭州第19届亚运会跳水比赛于2023年9月30日至10月4日在杭州奥体中心游泳馆举行。我国跳水运动员包揽了全部的10枚金牌，真正做到了“十全十美”。如图甲所示为10米跳台冠军杨昊比赛时的精彩瞬间。图乙对跳水过程进行了模拟，假设将杨昊看作质点，0时刻杨昊到达最高点A，此后做自由落体运动，t时刻到达标记点B，3t时刻到达落水点C，已知BC的高度为9.6m，则AC的高度为（）A．10m B．10.4m C．10.8m D．11.2m（2024•成都开学）一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一小球从一定的高度自由下落，测得小球第5s内的位移大小为18m（此时小球还未落地）。下列说法正确的是（）A．该星球上的重力加速度大小为g＝9.8m/s2 B．小球第5s内的平均速度大小为3.6m/s C．小球第5s末的速度大小为10m/s D．小球第2s内的位移大小为6m（2023秋•东城区期末）在地铁某路段的隧洞墙壁上，连续相邻地挂有相同的广告画，画幅的宽度为0.8m，在列车行进的某段时间内，由于视觉暂留现象，车厢内的人向窗外望去会感觉广告画面是静止的。若