2019年高考物理 大题精做 专题02 匀变速直线运动的计算——追及相遇.doc

精做02 匀变速直线运动的计算追及相遇1（2015福建卷）一摩托车由静止开始在平直的公路上行驶，其运动过程的vt图象如图所示，求：（1）摩托车在020 s这段时间的加速度大小a；（2）摩托车在075 s这段时间的平均速度大小v。【答案】（1）1.5 m/s2 （2）20 m/s【名师点睛】本题主要识图能力，理解vt图象的含义，利用图象求解加速度与位移、平均速度等。2（2018湖北省长阳县第一高级中学）甲、乙两辆车在同一直道路上向右匀速行驶，甲车的速度为v1=16 m/s，乙车的速度为v2=12 m/s，乙车在甲车的前面。当两车相距L=6 m时，两车同时开始刹车，从此时开始计时，甲车以大小为a1=2 m/s2的加速度刹车，6 s后立即改做匀速运动，乙车刹车的加速度大小为a2=1 m/s2，求（1）从两车刹车开始计时，两车速度相等的时刻；（2）两车相遇的次数及各次相遇的时刻。【答案】（1）4 s和8 s （2）3次，2 s、6 s、10 s【解析】（1）设刹车后经过t时间两车速度相等，则有：v1a1t=v2a2t解得：t=4 s6 s后甲车匀速，则速度：v=v1a1t1=4 m/s两车速度再次相等时，则有：v=v2a2t解得：t=8 s（2）在甲减速时，设经时间t相遇，甲和乙的位移分别为x1、x2，则有：x1=v1ta1t2x2=v2ta2t2又有：x1x2=L解得：t1=2 s或t2=6 s甲车减速时间恰好为6 s，即在甲车减速阶段，相遇两次，第1次t1=2 s，第2次t2=6 s第2次相遇时甲车的速度为：v1=v1a1t2=4 m/s乙车的速度为：v2=v2a2t2=6 m/s设再经t甲追上乙，则有：v1t=v2ta2(t)2代入数据解得：t=4 s此时乙仍在做减速运动，此解成立，所以甲、乙两车第3次相遇，相遇时刻为：t3=t2+t=10 s3（2018福建省闽侯二中五校教学联合体）某汽车以10 m/s的速度行驶，驾驶员发现正前方20 m处有一辆与汽车同方向行驶的自行车，正以4 m/s的速度匀速行驶，驾驶员以1 m/s2的加速度开始刹车，停下前是否发生车祸？判断并写出运算过程.【答案】不会发生车祸4（2018衡水金卷）长传突破是足球运动中运用远距离空中过顶传球突破对方防线的战术方法。防守队员甲在本方球门前某位置M抢截得球，将球停在地面上，利用对方压上进攻后不及回防的时机，瞬间给予球一个速度，使球斜飞入空中，最后落在对方禁区附近地面上P点处。在队员甲踢球的同时，突前的同伴队员乙由球场中的N点向P点做直线运动，队员乙在N点的初速度度队员乙在NP间先匀加速运动，加速度，速度达到后匀速运动。经过一段时间后，队员乙恰好在球落在P点时与球相遇，已知MP的长度，NP的长度，将球员和球视为质点，忽略球在空中运动时的空气阻力，重力加速度取取。（1）求足球在空中的运动时间；（2）求队员甲在M点给予足球的速度的大小。【答案】（1）2 s （2）10 m/s【解析】（1）足球在空中的运动时间与球员乙的直线运动时间相同得到：，得到：得到：5（2018内蒙古自治区杭锦后旗奋斗中学）如图所示是某一次接力训练。已知甲、乙两运动员经短距离加速后都能达到并保持10 m/s的速度跑完全程。设乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的，加速度大小为3 m/s2。乙在接力区前端听到口令时起跑，在甲、乙相遇时完成交接棒。在某次练习中，甲以v=10 m/s的速度跑到接力区前端s0=14.0 m处向乙发出起跑口令。已知接力区的长度为L=20 m。求：（1）此次练习中甲、乙两运动员交接棒处离接力区前端(即乙出发的位置)的距离。（2）为了达到理想成绩，需要乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上，则甲应在接力区前端多远时对乙发出起跑口令?【答案】（1）6 m （2）16.7 m【解析】（1）乙加速最长时间代入数据解得：6（2018吉林省实验中学）甲、乙两车同时同地同向出发，在同一水平公路上做直线运动，甲的初速度v甲=16 m/s，加速度大小a甲=2 m/s2，做匀减速直线运动，乙以初速度v乙=4 m/s，加速度大小a乙=1 m/s2，做匀加速直线运动，求：（1）两车再次相遇前二者间的最大距离；（2）到两车再次相遇所需的时间。【答案】（1）24 m （2）8 s【解析】（1）二者相距最远时的特征条件是：速度相等，即v甲t=v乙tv甲t=v甲a甲t1；v乙t=v乙+a乙t1，得：t1=4 s相距最远x=x甲x乙=(v甲t1a甲t12)(v乙t1+a乙t12)=24 m。（2）再次相遇的特征是：二者的位移相等，即v甲t2a甲t22=v乙t2+a乙t22，代入数值化简得12t2t22=0解得：t2=8 s，t2=0(即出发时刻，舍去)7（2018重庆市闽侯二中五校教学联合体）某电视剧制作中心要拍摄一特技动作，要求特技演员从80 m的大楼楼顶自由下落到行驶的汽车上。若演员开始下落的同时，水平路面上的汽车从90 m远处由静止向楼底直线行驶，先匀加速到最大速度30 m/s，再匀速行驶到楼底，为保证演员能安全落到汽车上（不计空气阻力，人和汽车看成质点，g=10 m/s2），求：（1）汽车经多长时间开到楼底；（2）汽车匀加速运动的时间和加速度的大小。【答案】（1）4 s （2）15 m/s2联立上述式子解得t1=2 s所求加速度a=v/t=30/2=15 m/s28（2018衡水金卷）一辆货车正以12 m/s的速度在平直公路上前进，发现有货物掉下后，立即松开油门以大小为的加速度做匀减速直线运动，货车开始做匀减速直线运动的同时，在其后面16 m处一辆自行车上的人立即拾到货物从静止出发，以的加速度同方向追赶货车，已知自行车能达到的最大速度为8 m/s，求：（1）货车做匀减速运动的位移大小；（2）自行车至少经过多次时间能追上货车；【答案】（1） （2）【解析】（1）已知货车的初速度为，加速度大小为货车做匀减速运动的时间为货车做匀减速运动的位移为（2）已知该自行车的加速度为，最大速度为自行车做匀加速运动达到最大速度的时间和位移分别为，自行车追上货车的时间9长200 m的列车匀加速通过长1 000 m的隧道，列车刚进隧道时的速度是20 m/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）0.07 m/s2 （2）57.1 s【解析】（1）已知列车的初速度v0=20 m/s、末速度v=24 m/s、运动的位移x=1 200 m可以用匀变速直线运动的位移速度关系式：v2v02=2ax解得：a=0.07 m/s2（2）当已知初速度v0=20 m/s、末速度v=24 m/s、加速度a=0.07 m/s2用速度时间关系式：v=v0+at得：t=57.1 s【名师点睛】本题是匀变速直线运动的基本公式的直接应用，属于比较简单的题目，解题时要学会选择合适公式，这样很多问题就会迎刃而解了。10物体以一定的初速度v0冲上固定的光滑斜面，到达斜面最高点C时速度恰为零，如图所示。已知物体第一次运动到斜面长度3/4处的B点时，所用时间为t，求物体从B滑到C所用的时间。【答案】t【解析】解法一比例法对于初速度为0的匀加速直线运动，在连续相等的时间里通过的位移之比为x1:x2:x3:xn=1:3:5:(2n1)现有xBC:xAB=:=1:3通过xAB的时间为t，故通过xBC的时间tBC=t解法二中间时刻速度法可以看出vB正好等于AC段的平均速度，因此B点是中间时刻的位置因此有tBC=t解法三利用有关推论对于初速度为0的匀加速直线运动，通过连续相等的各段位移所用的时间之比为t1:t2:t3:tn=1:(1):():现将整个斜面分成相等的四段，如图所示。设通过BC段的时间为tx，那么通过BD、DE、EA的时间分别为：tBD=(1)tx，tDE=()tx，tEA=(2)tx又tBD+tDE+tEA=t，得tx=t11兰渝铁路的开通，为广大广安市民的生活、工作带来极大的方便。某次动车起于广安市，经南充市、遂宁市、止于成都东站。由于一些车次的动车需经停某些车站，因此不同车次的动车运行时间略有不同，这引起了物理爱好者的兴趣。现简化动车运行物理模型，假设在南充站停靠的动车在停靠南充站前以速度v0=234 km /h做匀速直线运动，经停该站的动车先做匀减速直线运动，在该站短暂停留后，做匀加速直线运动出站，当速度达到v0=234 km /h时又开始做匀速直线运动，全过程的vt图象如图所示。求：（1）动车离开南充站时的加速度大小；（2）动车停靠南充站比不停靠该站运行多经历的时间。【答案】（1）5 m/s2 （2）136.5 s【解析】（1）由图知加速时间t2=13 s则所求时间 12羚羊从静止开始奔跑，经过50 m的距离能加速到最大速度25 m/s，并能维持一段较长时间，猎豹从静止开始奔跑，经过60 m的距离能加速到最大速度30 m/s，以后只能维持这个速度4.0 s，设猎豹距离羚羊x米时开始攻击，羚羊则从猎豹1.0 s后开始奔跑，假设羚羊和猎豹在加速阶段分别做匀加速运动，且沿同一直线，求：（1）猎豹要在最大速度减速前追上羚羊，x应在什么范围内取值？（2）猎豹要在加速阶段追上羚羊，x应在什么范围内取值？【答案】（1） （2）【解析】羚羊在加速时平均速度为则加速所需时间为其加速度为猎豹加速的平均速度为则加速时间为其加速度为依题意有：故有134100 m接力赛是最为激烈的比赛项目之一，有甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现，甲短距离加速后能保持9 m/s的速度跑完全程。为了确定乙起跑的时机，需在接力区前适当的位置设置标记，在某次练习中，甲在接力区前s0 处作了标记，当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令，乙在接力区的前端听到口令时立即起跑（忽略声音传播的时间及人的反应时间），已知接力区的长度为L=20 m，设乙起跑后的运动是匀加速运动，试求：（1）若s0 =13.5 m，且乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上，完成交接棒，则在完成交棒时乙离接力区末端的距离为多大？（2）若s0 =16 m，乙的最大速度为8 m/s，并能以最大速度跑完全程，要使甲乙能在接力区完成交接棒，则乙在听到口令后加速的加速度最大为多少？（结果保留2位小数）【答案】（1）6.5 m （2）2.67 m/s2【解析】（1）设经过时间t，甲追上乙，则根据题意有vtvt/2=13.5 m（2）由题意可知，乙的加速度越大，在完成交接棒时走过的距离越长。当在接力区的边缘完成交接棒时乙的加速度最大设乙的加速度为a2运动的时间t=乙加速的时间t1=L=a2t12+v乙(t t1)a2=m/s2=2.67 m/s2【名师点睛】此题考查了匀变速直线运动的规律的应用；解决本题的关键理清运动过程，抓住在接力区的末端完成交接，且乙达到最大速度，同时弄清两人的位移的关联关系，运用运动学公式灵活求解。14（2018河南省商丘市第一中学）下雪天，卡车在笔直的高速公路上匀速行驶。司机突然发现前方停着一辆故障车，他将刹车踩到底，车轮被抱死，但卡车仍向前滑行，并撞上故障车，且推着它共同滑行了一段距离l后停下。事故发生后，经测量，卡车刹车时与故障车距离为L，撞车后共同滑行的距离。假定两车轮胎与雪地之间的动摩擦因数相同。已知卡车质量M为故障车质量m的4倍。（1）设卡车与故障车相撞前的速度为v1两车相撞后的速度变为v2，求；（2）卡车司机至少在距故障车多远处采取同样的紧急刹车措施，事故就能免于发生。【答案】（1） （2）【解析】（1）由碰撞过程动量守恒则（2）设卡车刹车前速度为v0，轮胎与雪地之间的动摩擦因数为两车相撞前卡车动能变化碰撞后两车共同向前滑动，动能变化