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1、運動圖象 追擊相遇問題
專練二
運動圖象 追擊相遇問題
一、考點內容
(1)對直線運動圖象的進一步理解,x-t圖象與v-t圖象的區(qū)別,如:點、線、斜率、截距、面積的物理意義;(2)追及、相遇問題。
二、考點突破
1.甲、乙兩人同時同地騎自行車出發(fā)做直線運動,前1 h內的x-t圖象如圖所示,下列表述正確的是( )
A.0.2~0.5 h內,甲的速度比乙的小
B.0.2~0.5 h內,甲的加速度比乙的大
C.0.6~0.8 h內,甲的位移比乙的小
D.0.8 h時,甲追上乙
2.雜技運動員在訓練時的照片如圖所示。有一小球自由落下,碰到水平桌面后反彈,如
2、此數(shù)次落下和反彈。若規(guī)定豎直向下為正方向,碰撞時間不計,空氣阻力不計,則下列v-t圖象中正確的是( )
3.A、B兩個物體在同一條直線上做直線運動,它們的a-t圖象如圖所示,規(guī)定水平向右為正方向。已知在t=0時,兩物體的速度均為零,且A在B的左邊1.75 m處,則A追上B的時間是( )
A.t=0.5 s B.t=1.5 s C.t=2.5 s D.t=3.5 s
4.甲、乙兩輛汽車沿同一方向做直線運動,兩車在某一時刻剛好經過同一位置,此時甲的速度為5 m/s,乙的速度為10 m/s,甲車的加速度大小恒為1.2 m/s2。以此時作為計時起點,它們
3、的速度隨時間變化的關系如圖所示,根據(jù)以上條件可知( )
A.乙車做加速度先增大后減小的變加速運動
B.在前4 s的時間內,甲車運動位移為29.6 m
C.在t=4 s時,甲車追上乙車
D.在t=10 s時,乙車又回到起始位置
5.(多選)甲、乙兩車某時刻由同一地點,沿同一方向開始做直線運動,以該時刻作為計時起點,得到兩車的位移—時間圖象,即x-t圖象如圖所示,甲圖象過O點的切線與AB平行,過C點的切線與OA平行,則下列說法中正確的是( )
A.在兩車相遇前,t1時刻兩車相距最遠
B.t3時刻甲車在乙車的前方
C.0~t2時間內甲車的瞬時速度始終大于乙車的瞬時速度
D.
4、甲車的初速度等于乙車在t3時刻的速度
6.某質點做直線運動,運動速率的倒數(shù)與位移x的關系如圖所示,關于質點的運動,下列說法正確的是( )
A.質點做勻加速直線運動
B.-x圖線斜率等于質點運動的加速度
C.四邊形AA′B′B的面積可表示質點從O到C′所用的運動時間
D.四邊形BB′C′C的面積可表示質點從C到C′所用的運動時間
7.A、B兩質點在同一條直線上運動的v-t圖象如圖所示,A的最小速度和B的最大速度相同。已知在t1時刻,A、B兩質點相遇,則( )
A.兩質點是從同一地點出發(fā)的
B.在0~t2時間內,質點A的加速度先變小后變大
C.在0~t2時間內,兩質點的位移相
5、同
D.在0~t2時間內,合力對質點B做正功
8.有一人在平直馬路邊漫步(速度不變),他發(fā)現(xiàn)每隔t1時間有一路公共汽車迎面開過,他還發(fā)現(xiàn)每隔t2時間有一輛這路公共汽車從身后開過(公共汽車勻速行駛),于是他計算出這路車從汽車站發(fā)車的時間間隔是( )
A. B. C. D.
9.貨車A正在公路上以20 m/s的速度勻速行駛,因疲勞駕駛,司機注意力不集中,當司機發(fā)現(xiàn)正前方有一輛靜止的轎車B時,兩車距離僅有75 m。
(1)若此時B車立即以2 m/s2的加速度啟動,通過計算判斷:如果A車司機沒有剎車,是否會撞上B車;若不相撞,求兩車相距最近時的距離;若相
6、撞,求出從A車發(fā)現(xiàn)B車開始到撞上B車的時間。
(2)若A車司機發(fā)現(xiàn)B車,立即剎車(不計反應時間)做勻減速直線運動,加速度大小為2 m/s2(兩車均視為質點),為避免碰撞,在A車剎車的同時,B車立即做勻加速直線運動(不計反應時間),問:B車加速度至少多大才能避免相撞。(這段公路很窄,無法靠邊讓道)
10.如圖所示,在公路的十字路口,紅燈攔停了一車隊,攔停的汽車排成筆直的一列,第一輛汽車的前端剛好與路口停止線相齊,汽車長均為l=4.0 m,前面汽車尾部與相鄰汽車的前端距離均為d1=1.0 m。為了安全,前面汽車尾部與相鄰汽車的前端距離至少為d2=5.0 m才能開動,若汽
7、車都以a=2 m/s2的加速度做勻加速直線運動。綠燈亮起瞬間,第一輛汽車立即開動,求:
(1)第六輛汽車前端剛到達停止線時的速度大小v;
(2)從綠燈剛亮起到第六輛汽車前端與停止線相齊所需最短時間t。
11.甲、乙兩車從相距110 m的兩地相向運動,它們的v-t圖象如圖所示,忽略車掉頭所需時間。
(1)求t=4 s時甲、乙兩車各自的位移大小。
(2)通過計算說明兩車是否相遇。如能相遇,則計算相遇點的位置;如不能相遇,則計算兩車間的最小距離。
答案
二、考點突破
1.【答案】D
【解析】x-t圖象的斜率表示速度,0.2~0
8、.5 h內,甲的斜率大,則甲的速度比乙的大,故A錯誤。由題圖知,0.2~0.5 h內,甲、乙都做勻速直線運動,加速度均為零,故B錯誤。物體的位移等于x的變化量,則知0.6~0.8 h內,甲的位移比乙的大,故C錯誤。0.8 h時,甲、乙位移相等,甲追上乙,故D正確。
2.【答案】B
【解析】小球向下運動后又彈起來,所以速度先為正值逐漸增大,反彈后突然變?yōu)樨撝担倚∏蛟趶椘饋頃r速度大小變化很小,根據(jù)以上線索可以排除A、C、D,正確答案為B。
3.【答案】D
【解析】很顯然,在前2 s內兩個物體運動規(guī)律是一樣的,不可能追上,故A、B錯誤;在t=2.5 s時,A的位移是1.125 m,B的位移
9、是0.875 m,兩位移之差為0.25 m,小于1.75 m,故C錯誤;t=3.5 s時,A的位移是1.875 m,B的位移是0.125 m,兩位移之差等于1.75 m,故D正確。
4.【答案】B
【解析】速度—時間圖象的斜率代表加速度,據(jù)此判斷乙的運動過程是加速度先減小再增大最后減小,選項A錯誤。速度—時間圖象與時間軸圍成的面積代表位移,0~4 s內,乙圖象面積大于甲圖象面積,所以乙的位移大于甲的位移,在t=4 s時甲不可能追上乙車,選項C錯誤。前10 s,乙圖象面積一直在增大,位移在增大,速度一直沿同一方向,所以乙不可能回到初始位置,選項D錯誤。在前4 s的時間內,甲車運動位移x=v0
10、t+at2=5×4 m+×1.2×42 m=29.6 m,選項B正確。
5.【答案】AD
【解析】題中圖象的縱坐標表示物體所在的位置,由圖可知t1時刻兩圖線相距最大,即兩車的距離最大,故A正確;t3時刻兩車處在同一位置,故B錯誤;圖線斜率表示速度,由題圖可知,0~t1時間內甲圖線的斜率大于乙圖線的斜率,之后甲圖線的斜率小于乙圖線的斜率,故C錯誤;圖線的斜率表示物體的速度,由題圖可知,甲車的初速度等于乙車在t3時刻的速度,故D正確。
6.【答案】D
【解析】由題中-x圖象可知,與x成正比,即vx=常數(shù),質點做減速直線運動,故A錯誤;-x圖線斜率不等于質點運動的加速度,故B錯誤;由于三角形
11、OBC的面積S1=OC·BC=,體現(xiàn)了從O到C所用的時間,同理,從O到C′所用的時間可由S2=體現(xiàn),所以四邊形BB′C′C面積可體現(xiàn)質點從C到C′所用的時間,故C錯誤,D正確。
7.【答案】B
【解析】根據(jù)速度圖象與坐標軸圍成面積代表位移,可知,在0~t1時間內,A的位移比B的位移大,而在t1時刻,A、B兩質點相遇,所以出發(fā)時質點A在后,質點B在前,選項A錯誤;根據(jù)圖象的斜率表示加速度,則知在0~t2時間內,質點A的加速度先變小后變大,選項B正確;由題圖知,在0~t2時間內,A質點的位移比B的位移大,選項C錯誤;在0~t2時間內,質點B的動能變化量為零,根據(jù)動能定理知,合力對質點B做的功為
12、零,選項D錯誤。
8.【答案】D
【解析】設車的速度是a,人的速度是b,每隔t時間發(fā)一輛車。兩輛車之間的距離是at,車從前面來是相遇問題,人與車之間的距離也是at,那么:at=t1(a+b)①;車從背后超過是一個追及問題,那么:at=t2(a-b)②,則由①式和②式可知,t1(a+b)=t2(a-b),化簡得:b=,所以,at=t1(a+b)=t1,化簡得:t=t1,從而得出t=,故D正確,A、B、C錯誤。
9.【解析】(1)當兩車速度相等時,設經過的時間為t,則:
vA=vB
對B車,vB=at
聯(lián)立可得:t=10 s
A車的位移為:xA=vAt=200 m
B車的位移為:x
13、B=at2=100 m
因為xB+x0=175 m
14、+d1)=25.0 m
由v2=2as1,得v=10 m/s。
(2)設第二輛汽車剛開動時,第一輛汽車至少已行駛的時間為t1
則第二輛汽車剛開動時,第一輛汽車至少行駛的距離:
s2=d2-d1=4.0 m
由s2=at12
解得t1=2 s
從綠燈剛亮起到第六輛汽車剛開動至少所需時間:
t2=5t1=10.0 s
從第六輛汽車剛開動到前端與停止線相齊所需時間:
t3==5.0 s
從綠燈剛亮起到第六輛汽車前端與停止線相齊所需最短時間:t=t2+t3
解得t=15.0 s。
11.【解析】(1)由v-t圖象可知,甲向乙做勻減速運動,加速度大小a1=4 m/s2
乙向甲
15、先做加速運動后做減速運動,加速度大小分別為
a2=10 m/s2和a2′=30 m/s2
t=4 s時甲的位移大小為x1=v0t-a1t2=48 m
乙的位移大小為x2=×4×30 m=60 m。
(2)乙車在t=4 s時掉頭開始做與甲同向的初速度為零的勻加速運動,甲、乙兩車此時相距Δx=110 m-x1-x2=2 m,甲的速度大小為v1=v0-a1t=4 m/s
假設兩車從t=4 s時再經t1時間能夠相遇
乙的位移大小x2′=a2′t12
甲的位移大小x1′=v1t1-a1t12
兩車相遇應滿足x2′=x1′-Δx
聯(lián)立并整理得17t12-4t1+2=0,由判別式可知方程無解,所以假設不成立,兩車不能相遇。
設從t=4 s時再經t2時間兩車速度相等,即兩車相距最近,有a2′t2=v1-a1t2,可得t2= s
即兩車間最小距離
xmin=a2′t22+Δx-=1.76 m。
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