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  • 2021-05-27 发布

2020高中物理 第一章 运动的描述 相遇和追及问题练习(提高篇)教科版必修1

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相遇和追及问题(提高篇)‎ 解答题:‎ ‎1、航空母舰的飞行甲板长度有限,因此战斗机着舰时必须借助阻拦索才能进行短距降落.假设歼﹣15歼击机在辽宁舰甲板上着舰瞬间的速度为‎50m/s,在阻拦索的作用下,在甲板上水平滑行‎100m后停下,水平滑行过程可近似看成匀减速直线运动 ‎(1)求歼﹣15的加速度 ‎(2)求歼﹣15从着舰到第5秒所滑行的位移.‎ ‎2、一辆汽车刹车前的速度为‎90km/h,刹车获得的加速度大小为‎10m/s,求:‎ ‎(1)汽车刹车开始后10s内滑行的距离x ‎(2)从开始刹车到汽车位移为‎30m时所经历的时间t.‎ ‎(3)汽车静止前1s内滑行的距离x′.‎ ‎3、甲、乙两车相距为s,同时同向运动,乙在前面做加速度为a1、初速度为零的匀加速运动,甲在后面做加速度为a2、初速度为v0的匀加速运动,试讨论两车在运动过程中相遇次数与加速度的关系。‎ ‎4、在水平直轨道上有两列火车A和B相距s。A车在后面做初速度为v0、加速度大小为‎2a的匀减速直线运动;而B车同时做初速度为0、加速度大小为a的匀加速直线运动,两车运动方向相同。要使两车不相撞,求A车的初速度v0应满足的条件。‎ 9‎ ‎5、甲、乙两车在同一条平直公路上行驶,甲车以v1=‎10m/s的速度做匀速运动,经过车站A时关闭油门以a1=‎4m/s2的加速度匀减速前进。2s后乙车与甲车同方向以a2=‎1m/s2的加速度从同一车站A出发,由静止开始做匀加速直线运动。问乙车出发后经多长时间追上甲车?‎ ‎6、一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以v=‎12m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定前去追赶,经2.5s,警车发动起来,以加速度a=‎3m/s2做匀加速运动,试问:‎ ‎(1)警车发动起来后要经多长时间才能追上违章的货车?‎ ‎(2)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少?‎ ‎7、小球1从高H处自由落下,同时小球2从其下方以速度v0竖直上抛,两球可在空中相遇,试就下列两种情况讨论v0的取值范围。‎ ‎(1)在小球2上升过程两球在空中相遇;‎ ‎(2)在小球2下降过程两球在空中相遇。‎ ‎8、如图所示,AB、CO为互相垂直的丁字形公路,CB为一斜直小路,CB与CO成60°角,CO间距300m。一逃犯骑着摩托车以‎45km/h的速度正沿AB公路逃窜。当逃犯途径路口O处时,守候在C处的公安干警立即以‎1.2m/s2的加速度启动警车,警车所能达到的最大速度为‎120km/h。‎ 9‎ ‎(1)若公安干警沿COB路径追捕逃犯,则经过多长时间在何处能将逃犯截获? (2)若公安干警抄CB近路到达B处时,逃犯又以原速率掉头向相反方向逃窜,公安干警则继续沿BA方向追赶,则总共经多长时间在何处能将逃犯截获?(不考虑摩托车和警车转向的时间) ‎ ‎【答案与解析】‎ 解答题:‎ ‎1、(1)5的加速度为﹣‎12.5m/s2‎ ‎(2)歼﹣15从着舰到第5秒所滑行的位移为‎100m.‎ 解析:(1)根据速度匀变速直线运动的速度时间关系有:‎ 可得飞机运动的加速度为:‎ ‎(2)根据速度时间关系知,飞机匀减速运动的时间为:‎ 根据位移时间关系知,飞机在t=5s内位移等于4s末位移为‎100m ‎2、(1)汽车刹车开始后10s内滑行的距离为‎31.25m.‎ ‎(2)从开始刹车到汽车位移为‎30m时所经历的时间为2s.‎ ‎(3)汽车静止前1s内滑行的距离为‎5m.‎ 解析:(1)‎90km/h=‎25m/s 汽车刹车到停止所需的时间.‎ 则汽车刹车后10s内的位移.‎ ‎(2)根据得,,‎ 解得(舍去)‎ ‎(3)通过逆向思维,.‎ ‎ 3、答案见解析。‎ 解析 : 这里提供两种解法。‎ 解法一(物理方法):‎ 由于两车同时同向运动,故有 ‎ ‎ 9‎ ‎    (1)当2时,,可得两车在运动过程中始终有。由于原来甲车在后,乙车在前,所以甲、乙两车的距离在不断缩短,经过一段时间后甲车必然追上乙车。由于甲车追上乙车时,所以甲超过乙后相距越来越大,因此甲、乙两车只能相遇一次。‎ ‎(2)当时,,因此甲、乙两车也只能相遇一次。‎ ‎     (3)当时,,的大小关系会随着运动时间的增大而发生变化。刚开始a1t和a2t相差不大且甲有初速度v0,所以。随着时间的推移,a1t和a2t相差越来越大,当时,,接下来,则有。‎ 若在之前,甲车还没有超过乙车,随后由于,甲车就没有机会超过乙车,即两车不相遇;‎ 若在时,两车刚好相遇,随后由于,甲车又要落后乙车,这样两车只能相遇一次;‎ 若在之前,甲车已超过乙车,即已相遇一次,随后由于,甲、乙距离又缩短,直到乙车反超甲车时,再相遇一次,则两车能相遇两次。‎ 解法二(数学方法): ‎ 设经过时间t两车能够相遇,由于 ‎ ‎, ,‎ 相遇时有,则 ,‎ 所以 。‎ ‎  (1)当时,t只有一个解,则相遇一次。‎ ‎  (2)当时,,所以。t只有一个解,则相遇一次。‎ ‎  (3)当时,若,t无解,即不相遇;‎ 若,t只有一个解,即相遇一次;‎ 若,t有两个正解,即相遇两次。‎ 9‎ ‎4、‎ 解析: 要使两车不相撞,A车追上B车时其速度最多只能与B车速度相等。设A、B两从相距s到A车追上B车时,A车的位移为xA,末速度为vA,所用时间为t;B车的位移为xB,末速度为vB,运动过程如图所示。 ‎ M M M M s xA xB vA vB 现用四种方法求解。‎ 解法一(利用位移公式和速度公式求解):‎ 对A车有 ,。‎ 对B车有 ,。‎ 两车有 ,‎ 追上时,两车刚好不相撞的条件是 ,‎ 由以上各式联立解得 。‎ 故要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是 解法二(利用速度公式和速度—位移关系式求解):‎ 两车刚好不相撞的临界条件是:即将追上时两车速度相等。设此速度为v,A车追上B车前,A车运动的时间为 ,‎ B车运动的时间为 ,‎ 因为,所以 ,‎ 即  。 ①‎ A车的位移 , ‎ B车的位移 ,‎ 因为,所以 。‎ 9‎ 即 。 ②‎ ‎①②两式联立解得 。‎ 故要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是 ‎。‎ 解法三(利用判别式解):‎ 由解法一可知,即 ‎,‎ 整理得  。‎ 这是一个关于时间t的一元二次方程,当根的判别式<0时,t无实数解,即两车不相撞。‎ 故要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是 ‎。‎ 解法四(用速度图象解):‎ 如图所示,先作A、B两车的速度图象。‎ 设经过时间t两车刚好不相撞,则对A车有 ‎,‎ 对B车有 ,‎ 由以上两式联立解得 。‎ 经时间t两车的位移之差,即为原来两车间的距离s,它可用速度图象中阴影部分的面积表示,由速度图象可知 。‎ 故要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是 ‎。‎ ‎5、5s 解析 : 这里提供两种解法。‎ 解法一(公式法):‎ 甲、乙两车自同一地点于不同时刻开始运动,乙车出发时甲车具有的速度为 9‎ m/sm/s=‎2 m/s,‎ 此时离甲车停止运动的时间 s=0.5s。‎ 根据题设条件,乙车在0.5s内追不上甲车,也就是说乙车追上甲车时,甲车已经停止了运动。‎ 甲车停止时离车站A的距离m=‎12.5m,‎ 设乙走完这段路程所需的时间为t,由得 s=5s。‎ 故乙车出发后经过5s追上甲车。‎ 解法二(图象法):‎ 甲、 乙两车运动的速度图象如图所示。‎ O v/(m·s)-1‎ t/s ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎8‎ ‎10‎ a1‎ a2‎ 甲 乙 t 乙车追上甲车的条件是它们离开车站A的距离相等,即图线和时间轴所围的面积相等,加速度可用直线的斜率表示。由图象可得 ‎ ,t=5s。‎ 故乙车出发后经过5s追上甲车。‎ ‎6、(1)警车发动起来后要经10s才能追上违章的货车;‎ ‎(2)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是‎54m.‎ 解析:(1)设警车经过时间t追上货车,此时货车位移: ‎ 警车的位移:‎ 追上的条件是:‎ 联立解得:t=10s,t=﹣2s(舍去); ‎ ‎(2)当两者速度相等时,两车距离最大,由:‎ 得: ‎ 9‎ 两车间最大距离为:‎ ‎7、 ‎ 解析:两球相遇,则小球1下落的高度h1与小球2上升的高度h2的算术和等于H,即:‎ ‎ ‎ ‎(1)小球2上升过程所用时间为:‎ 在小球2上升过程中两球相遇,应有:t≤t上 即: 得:‎ ‎(2)小球2从抛出到落回原地所用时间为:‎ 在小球2下降过程中两球相遇,应有:t上<t<T ‎ 即: ‎ ‎8、‎624m ‎‎444.6m 解析:(1)摩托车的速度 ,‎ 警车的最大速度 。   警车达最大速度的时间,行驶的距离。   在t1时间内摩托车行驶的距离   。   因为,故警车在t1时间内尚未追上摩托车,相隔距离   。   设需再经时间t2,警车才能追上摩托车,则   ‎ 9‎ ‎。   从而,截获逃犯总共所需时间, 截获处在OB方向距O处距离为   。    (2)由几何关系可知,=600m,因<,故警车抄CB近路达最大速度时尚未到达B点。设再经过时间到达B点,则  ≈4.11s。   在()时间内摩托车行驶的距离 ‎=478.35m,‎ 此时摩托车距B点 ≈41.27m。   此后逃犯掉头向相反方向逃窜.设需再经时间警车才能追上逃犯,则   ≈2.25s。   从而,截获逃犯总共所需时间 ≈34.1s。 截获处在OB间距O处   =444.6m。‎ 9‎