高考物理总复习第1单元运动的描述与匀变速直线运动命题探究素养发展慧眼识“材”匀变速直线运动中的“形异质同”问题

命题探究•素养发展慧眼识“材”——匀变速直线运动中的“形异质同”问题教师备用习题

匀变速直线运动的问题中常常会有一些遵循的物理规律相同,但提供的物理情景新颖、信息陌生、物理过程独特的一类问题,对于这类问题往往感觉难度大,束手无策.其实这类问题看似陌生,实则与我们平时练习的题目同根同源,只不过是命题人将原来的题目进行“改头换面”而已,对这类问题我们称之为形异质同.应用示例考向一

竖直上抛与沿光滑斜面上滑

竖直上抛运动和沿光滑斜面上滑的运动规律类似,物体均先匀减速运动再反向匀加速运动,且加速度大小和方向均相同.例1将一物体自空中的A点以一定的初速度竖直向上抛出,3s后物体的速率变为10m/s,则关于物体此时的位置和速度方向的说法可能正确的是(不计空气阻力,g取10m/s2)(

)

A.在A点上方15m处,速度方向竖直向上B.在A点下方15m处,速度方向竖直向下C.在A点上方75m处,速度方向竖直向上D.在A点上方75m处,速度方向竖直向下C

例1将一物体自空中的A点以一定的初速度竖直向上抛出,3s后物体的速率变为10m/s,则关于物体此时的位置和速度方向的说法可能正确的是(不计空气阻力,g取10m/s2)(

)

A.在A点上方15m处,速度方向竖直向上B.在A点下方15m处,速度方向竖直向下C.在A点上方75m处,速度方向竖直向上D.在A点上方75m处,速度方向竖直向下C

变式

[2022·深圳中学月考]在足够长的光滑斜面上,有一物体以10m/s的初速度沿斜面向上运动,如果物体的加速度始终为5m/s2,方向沿斜面向下,那么经过3s时的速度大小和方向是(

)A.25m/s,沿斜面向上 B.5m/s,沿斜面向下C.5m/s,沿斜面向上 D.25m/s,沿斜面向下B[解析]

取初速度方向为正方向,则v0=10m/s,a=-5m/s2,由v=v0+at可得,当t=3s时,v=-5m/s,“-”表示物体的速度方向沿斜面向下,故选项B正确.考向二

“0-vmax-0”运动情景的多过程问题

物体初速度为零,先以a1的加速度匀加速运动一段距离x1,速度达到最大值vmax;接着再以大小为a2的加速度做匀减速直线运动,运动一段距离x2后速度减为零.运动示意图和v-t图像如图所示.例2

[2021·沈阳二中期末]一名消防队员在模拟学习训练中,沿着长为12m的竖立在地面上的钢管从顶端由静止先匀加速再匀减速下滑,滑到地面时速度恰好为零.如果他加速时的加速度大小是减速时加速度大小的2倍,下滑的总时间为3s,那么该消防队员(

)

A.下滑过程中的最大速度为4m/sB.加速与减速运动过程的时间之比为1∶2C.加速与减速运动过程的平均速度之比为2∶1D.加速与减速运动过程的位移大小之比为1∶4B

变式

[2018·浙江4月选考]如图所示,竖井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面.某一竖井的深度为104m,升降机运行的最大速度为8m/s,加速度大小不超过1m/s2.假定升降机到井口的速度为0,则将矿石从井底提升到井口的最短时间是()

A.13s B.16sC.21s D.26sC

B

B

D

3.有一部电梯,启动时匀加速上升的加速度大小为2m/s2,制动时匀减速上升的加速度大小为1m/s2,中间阶段电梯可匀速运行,电梯运行上升的高度为48m.(1)若电梯运行时最大限速为9m/s,则电梯升到最高处的最短时间是多少?

(2)如果电梯先加速上升,然后匀速上升,最后减速上升,全程共用时间为15s,则上升的最大速度是多少?

1.如图所示为一种叫“控子”的游戏:让小滑块从A点由静止释放,游戏者通过控制BC段上的可控区域的长度,让滑块到达C点时速度刚好为零,滑块自由落入洞D中即为成功.已知轨道AB、BC可视为斜面,AB长25cm,BC长1m,CD高20cm,滑块在AB段加速下滑时加速度大小为a1=2m/s2,在BC段非可控区域加速下滑时加速度大小为a2=1m/s2,在可控区域减速时的加速度大小为a3=3m/s2,滑块在B点、可控点前