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2024年高考物理一轮复习(新人教版)第1章专题强化2 追及相遇问题_04-物理-高考总复习_一轮复习_2024年_2024高考物理大一轮复习课件讲义新人教版知识总结_教师版

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专题强化二 追及相遇问题
目标要求 1.掌握处理追及相遇问题的方法和技巧.2.会在图像中分析追及相遇问题.3.熟练
运用运动学公式结合运动学图像解决追及相遇的综合问题.
题型一 追及相遇问题
追及相遇问题的实质就是分析两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置.追及相遇问题
的基本物理模型:以甲追乙为例.
1.二者距离变化与速度大小的关系
(1)无论v 甲增大、减小或不变,只要v 甲<v 乙,甲、乙的距离就不断增大.
(2)若v 甲=v 乙,甲、乙的距离保持不变.
(3)无论v 甲增大、减小或不变,只要v 甲>v 乙,甲、乙的距离就不断减小.
2.分析思路
可概括为“一个临界条件”“两个等量关系”.
(1)一个临界条件:速度相等.它往往是物体间能否追上或两者距离最大、最小的临界条件,
也是分析、判断问题的切入点;
(2)两个等量关系:时间等量关系和位移等量关系.通过画草图找出两物体的位移关系是解
题的突破口.
3.常用分析方法
(1)物理分析法:抓住“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键,认真审题,挖掘题目
中的隐含条件,建立物体运动关系的情境图.
(2)二次函数法:设运动时间为t,根据条件列方程,得到关于二者之间的距离Δx 与时间t 的
二次函数关系,Δx=0 时,表示两者相遇.
①若Δ>0,即有两个解,说明可以相遇两次;
②若Δ=0,一个解,说明刚好追上或相遇;
③若Δ<0,无解,说明追不上或不能相遇.
当t=-时,函数有极值,代表两者距离的最大或最小值.
(3)图像法:在同一坐标系中画出两物体的运动图像.位移-时间图像的交点表示相遇,分
析速度-时间图像时,应抓住速度相等时的“面积”关系找位移关系.
4.常见追及情景
(1)速度小者追速度大者:当二者速度相等时,二者距离最大.
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(2)速度大者追速度小者(避碰问题):二者速度相等是判断是否追上的临界条件,若此时追不
上,二者之间有最小值.
物体B 追赶物体A:开始时,两个物体相距x0,当vB=vA时,若xB>xA+x0,则能追上;若xB
=xA+x0,则恰好追上;若xB<xA+x0,则不能追上.
特别提醒:若被追赶的物体做匀减速直线运动,一定要注意判断被追上前该物体是否已经停
止运动.
例1  一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以a=3 m/s2的加速度开始加速行驶,
恰在这时一辆自行车以6 m/s 的速度匀速驶过,从后边超过汽车.则汽车从路口启动后,在
追上自行车之前经过多长时间两车相距最远?此时两车的距离是多少?
答案 2 s 6 m
解析 解法一(分析法):汽车与自行车的速度相等时相距最远,设此时经过的时间为t,两
车间的距离为Δx,则有v=at
所以t==2 s,Δx=vt-at2=6 m.
解法二(二次函数法):设汽车在追上自行车之前经过时间t 两车相距最远,则Δx=vt-at2
代入已知数据得Δx=6t-t2
由二次函数求极值的条件知:t=2 s 时,Δx 有最大值为6 m
所以t=2 s 时两车相距最远,为6 m.
解法三(图像法):自行车和汽车的v-t 图像如图所示,由图可以看出,在相遇前,t1时刻两
车速度相等,两车相距最远,此时的距离为阴影三角形的面积,v1=6 m/s
所以有t1== s=2 s,
Δx== m=6 m.
例2  汽车A 以vA=4 m/s 的速度向右做匀速直线运动,发现前方相距x0=7 m 处,有以vB
=10 m/s 的速度同向运动的汽车B 正开始刹车做匀减速运动直到静止后保持不动,其刹车的
加速度大小a=2 m/s2.从刚刹车开始计时.求:
(1)A 追上B 前,A、B 间的最远距离;
(2)经过多长时间A 恰好追上B.
答案 (1)16 m (2)8 s
解析 汽车A 和B 的运动过程如图所示.
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(1)当A、B 两汽车速度相等时,两车间的距离最远,即vB-at=vA,解得t=3 s
此时汽车A 的位移xA=vAt=12 m
汽车B 的位移xB=vBt-at2=21 m
故最远距离Δxmax=xB+x0-xA=16 m.
(2)汽车B 从开始减速直到静止经历的时间
t1==5 s
运动的位移xB′==25 m
汽车A 在t1时间内运动的位移
xA′=vAt1=20 m
此时相距Δx=xB′+x0-xA′=12 m
汽车A 需再运动的时间t2==3 s
故A 追上B 所用时间t 总=t1+t2=8 s.
[拓展延伸] (1)若某同学应用关系式vBt-at2+x0=vAt,解得经过t=7 s(另一解舍去)时A 恰
好追上B.这个结果合理吗?为什么?
(2)若汽车A 以vA=4 m/s 的速度向左匀速运动,其后方相距x0=7 m 处,有以vB=10 m/s 的
速度同方向运动的汽车B 开始刹车做匀减速运动直到静止后保持不动,其刹车的加速度大
小为a=2 m/s2,则经过多长时间两车恰好相遇?
答案 见解析
解析 (1)这个结果不合理,因为汽车B 运动的时间最长为t==5 s<7 s,说明汽车A 追上B
时汽车B 已停止运动.
(2)由位移时间关系公式有:vBt-at2=x0+vAt,解得t1=(3-) s,t2=(3+) s.
例3  (2023·江西赣州市高三模拟)在赣州市南河大桥扩建工程中,双向桥梁已完成了某一
通车方向的建设,为保持双向车辆正常通行,临时将其改成双向车道.如图所示,引桥与桥
面对接处,有两车道合并一车道的对接口,A、B 两车相距s0=4 m 时,B 车正以vB=4 m/s
速度匀速行驶,A 车正以vA=7 m/s 的速度借道超越同向行驶的B 车,此时A 车司机发现前
方距离车头s=16 m 处的并道对接口,A、B 两车长度均为L=4 m,且不考虑A 车变道过程
的影响.
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(1)若A 车司机放弃超车,且立即驶入与B 车相同的行驶车道,A 车至少以多大的加速度刹车
匀减速,才能避免与B 车相撞.
(2)若A 车司机加速超车,A 车的最大加速度为a=3 m/s2,请通过计算分析A 车能否实现安
全超车.
答案 (1) m/s2 (2)见解析
解析 (1)A 车减速到与B 车同速时,若恰未与B 车相碰,则A 车将不会与B 车相碰,设经
历的时间为t,则A 车位移xA=t①
B 车位移xB=vBt②
xA-xB=s0③
由①②③式联立解得t= s
则A 车与B 车不相碰,刹车时的最小加速度
amin== m/s2= m/s2.
(2)设A 车加速t′时间后车尾到达B 车车头,则s0+2L=vAt′+at′2-vBt′,解得t′=2 s
在此时间内,A 车向前运动了xA1=vAt′+at′2
计算可得xA1=20 m>s=16 m,说明在离并道对接口16 m 的距离上以3 m/s2的加速度加速不
能实现安全超车.
题型二 图像法在追及相遇问题中的应用
1.x-t 图像、v-t 图像中的追及相遇问题:
(1)利用图像中斜率、面积、交点的含义进行定性分析或定量计算.
(2)有时将运动图像还原成物体的实际运动情况更便于理解.
2.利用v-t 图像分析追及相遇问题:在有些追及相遇情景中可根据两个物体的运动状态作
出v-t 图像,再通过图像分析计算得出结果,这样更直观、简捷.
3.若为x-t 图像,注意交点的意义,图像相交即代表两物体相遇;若为a-t 图像,可转化
为v-t 图像进行分析.
 考向1 x-t 图像、v-t 图像中的追及相遇问题
例4  (2023·山东泰安市月考)如图所示为甲、乙两车在平直公路上做直线运动的位移-时
间(x-t)或速度-时间(v-t)图像,t1时刻两车恰好到达同一地点.关于两车在t1~t2时间内的
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运动,下列说法正确的是(  )
A.若是x-t 图像,则当甲车速度为零时,两车的距离最大
B.若是x-t 图像,则甲、乙两车的速度相等时,两车间的距离最小
C.若是v-t 图像,则两车间的距离先增大后减小
D.若是v-t 图像,则两车间的距离不断增大
答案 D
解析 若是x-t 图像,当甲、乙两车的速度相同时,相对速度为零,距离最远,故A、B 错
误;若是v-t 图像,因为图像与横轴所围图形面积表示位移,则在t1~t2时间内,两车间的
距离不断增大,故C 错误,D 正确.
例5  (多选)甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其v-t 图像如图所示.已知两车在t=3 s
时并排行驶,则(  )
A.在t=1 s 时,甲车在乙车后
B.在t=0 时,甲车在乙车前方7.5 m 处
C.两车另一次并排行驶的时刻是t=2 s
D.甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40 m
答案 BD
解析 根据v-t 图像知,甲、乙两车都沿正方向运动.t=3 s 时,甲、乙两车并排行驶,此
时v 甲=30 m/s,v 乙=25 m/s,由v-t 图线与时间轴所围“面积”表示位移知,0~3 s 内甲
车位移x 甲=×3×30 m=45 m,乙车位移x 乙=×3×(10+25) m=52.5 m,故t=0 时,甲、乙
两车相距Δx1=x 乙-x 甲=7.5 m,即甲车在乙车前方7.5 m 处,选项B 正确;0~1 s 内,x 甲′=
×1×10 m=5 m,x 乙′=×1×(10+15) m=12.5 m,Δx2=x 乙′-x 甲′=7.5 m=Δx1,说明在t=1 
s 时甲、乙两车第一次并排行驶,选项A、C 错误;甲、乙两车两次并排行驶的位置之间的
距离为x=x 甲-x 甲′=45 m-5 m=40 m,选项D 正确.
 考向2 利用v-t 图像分析追及相遇问题
例6  假设高速公路上甲、乙两车在同一车道上同向行驶.甲车在前,乙车在后,速度均
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为v0=30 m/s.甲、乙相距x0=100 m,t=0 时刻甲车遭遇紧急情况后,甲、乙两车的加速度
随时间变化关系分别如图甲、乙所示.取运动方向为正方向.下列说法正确的是(  )
A.t=3 s 时两车相距最近
B.t=6 s 时两车速度不相等
C.t=6 s 时两车距离最近,且最近距离为10 m
D.两车在0~9 s 内会相撞
答案 C
解析 由题给图像画出两车的v-t 图像如图所示,由图像可知,t=6 s 时两车等速,此时距
离最近,图中阴影部分面积表示0~6 s 内两车位移之差,即Δx=[×30×3+×30×(6-3)] m
=90 m<x0=100 m,即两车在t=6 s 时距离最近,最近距离为x0-Δx=10 m,故A、B 错误,
C 正确;t=6 s 时,两车相距10 m,且甲车在前、乙车在后,在6~9 s 内,甲车速度大于乙
车速度,两车间距离越来越大,故在0~9 s 内,甲车一直在前,两车不会相撞,故D 错误.
课时精练
1.(多选)如图,直线a 和曲线b 分别是在平直公路上行驶的汽车a 和b 的位移-时间(x-t)图
线,由图可知(  )
A.在t1时刻,a 车追上b 车
B.在t2时刻,a、b 两车运动方向相反 
C.在t1到t2这段时间内,b 车的速率先减小后增大
D.在t1到t2这段时间内,b 车的速率一直比a 车大
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答案 BC
解析 t1时刻,a、b 两车的位置相同,此前a 车在前、b 车在后,此后b 车在前、a 车在后,
因此是b 车追上a 车.由于x-t 图像的斜率表示速度的大小及方向,因此a 车速度不变,做
匀速直线运动,b 车先做减速运动,速度减至零后又开始反方向做加速运动.t2时刻两图像
的斜率一正一负,两车速度方向相反,选项A、D 错误,B、C 正确.
2.(2023·四川南充市模拟)某车型在红绿灯停启、无保护左转、避让路口车辆、礼让行人、变
道等方面都能无干预自动驾驶.某次试乘时,甲、乙两车同时并排出发,沿着同一平直路面
行驶,它们的速度v 随时间t 变化的图像如图所示.则下列说法中正确的是(  )
A.t1~t2时间内,甲、乙两车的加速度不可能相同
B.t1~t2时间内,甲、乙两车间的距离始终增大
C.t1~t2时间内,甲、乙两车相遇两次
D.t1~t2时间内,甲车的平均速度大于乙车的平均速度
答案 D
解析 由于v-t 图像的斜率表示加速度,则由题图可看出,图线甲的斜率先减小后反向增
大,存在某一时刻图线甲的斜率与图线乙的斜率相同,故在t1~t2时间内,存在甲、乙两车
加速度相同的时刻,A 错误;由题图可看出在0 ~ t1时间内,乙的速度一直大于甲的速度,
又根据题知甲、乙两车同时从同一位置出发,则二者距离先增大,且在t1时刻乙在甲前面,
t1后甲的速度大于乙的速度,则二者越来越近,最后相遇,但甲的速度依然大于乙的速度,
则二者的距离再增大,到t2时甲在乙前面,故在t1~t2时间内,甲、乙两车间的距离先减小
后增大,甲、乙两车相遇一次,B、C 错误;根据平均速度的计算公式有=,由于v-t 图像
与横轴围成的面积表示位移,则在t1~t2时间内,x 甲 > x 乙,则甲车的平均速度大于乙车的
平均速度,D 正确.
3.(多选)在2017 年匈牙利航海模型帆船项目世界锦标赛上,中国选手获得遥控帆船(F5-10)
冠军.若a、b 两个遥控帆船从同一位置向同一方向做直线运动,它们的v-t 图像如图所示,
则下列说法正确的是(  )
A.b 船启动时,a 船在其前方2 m 处
B.运动过程中,b 船落后a 船的最大距离为1.5 m
C.b 船启动3 s 后正好追上a 船
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D.b 船超过a 船后,两船不会再相遇
答案 BCD
解析 根据v-t 图线与时间轴包围的面积表示位移,可知b 在t=2 s 时启动,此时a 的位移
为x=×2×1 m=1 m,即a 在b 前方1 m 处,故A 错误;两船的速度相等时相距最远,最大
距离为Δx=×(1+3)×1 m-×1×1 m=1.5 m,故B 正确;由于两船从同一地点向同一方向
沿直线运动,当位移相等时两船才相遇,由题图可知,b 船启动3 s 后位移xb=×(1+3)×2 
m=4 m,此时a 的位移xa=×(5+3)×1 m=4 m,即b 刚好追上a,故C 正确;b 船超过a 船
后,由于b 的速度大,所以不可能再相遇,故D 正确.
4.(多选)近期,一段特殊的“飙车”视频红遍网络,视频中,一辆和谐号动车正和一辆复
兴号动车互相追赶(如图甲).两车并排做直线运动,其v-t 图像如图乙所示,t=0 时,两车
车头刚好并排,则(  )
A.10 s 末和谐号的加速度比复兴号的大
B.图乙中复兴号的最大速度为78 m/s
C.0 到32 s 内,在24 s 末两车车头相距最远
D.两车头在32 s 末再次并排
答案 BC
解析 v-t 图像的斜率表示加速度,可得和谐号的加速度为a1= m/s2= m/s2,复兴号的加
速度为a2= m/s2= m/s2,则10 s 末和谐号的加速度比复兴号的小,故A 错误;题图乙中复
兴号的最大速度为vm=72 m/s+a2×(32-24) m/s=78 m/s,故B 正确;因t=0 时两车车头刚
好并排,在0 到24 s 内和谐号的速度大于复兴号的速度,两者的距离逐渐增大,速度相等后
两者的距离缩小,则在24 s 末两车车头相距最远,故C 正确;由v-t 图像中图线与t 轴所围
的面积表示位移,则在0~24 s 两者的最大距离为Δx= m=48 m,而在24~32 s 内缩小的
距离为Δx′= m=24 m<Δx,即32 s 末复兴号还未追上和谐号,故D 错误.
5.(多选)(2023·福建省三明一中模拟)甲、乙两车在平直的公路上同时从同一地点同向行驶,
两车的速度v 随时间t 的变化关系如图所示,其中两阴影部分的面积相等(S1=S2),则(  )
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A.甲、乙两车均做直线运动
B.在0~t2时间内,甲、乙两车相遇两次
C.在0~t2时间内,甲的加速度先减小后增大
D.在0~t2时间内(不包括t2时刻),甲车一直在乙车前面
答案 AD
解析 甲、乙两车均做直线运动,A 正确;从图像可知,在0~t2时间内,甲、乙两车图线
与t 轴所包围的“面积”相等,即两车的位移相等,所以t2时刻,甲、乙两车相遇且只相遇
一次,B 错误;在0~t2时间内,甲车的v-t 图线斜率不断增大,所以加速度不断增大,C
错误;在0~t2时间内(不包括t2时刻),甲车图线与t 轴所包围的“面积”大于乙车图线与t
轴所包围的“面积”,即甲车的位移大于乙车的位移,且甲、乙两车在平直的公路上同时从
同一地点出发,所以甲车一直在乙车前面,D 正确.
6.(2023·湖南怀化市模拟)甲、乙两辆汽车同时同地出发,沿同方向做直线运动,两车速度的
平方v2随位移x 的变化关系图像如图所示,下列说法正确的是(  )
A.汽车甲停止前,甲、乙两车相距最远时,甲车的位移为8 m
B.汽车甲的加速度大小为4 m/s2
C.汽车甲、乙在t=4 s 时相遇
D.汽车甲、乙在x=6 m 处的速度大小为3 m/s
答案 A
解析 根据v2-v0
2=2ax 并根据题给图像可推知甲、乙两车的初速度大小分别为v0 甲=6 
m/s,v0 乙=0,v2-x 图像的斜率的绝对值表示汽车加速度大小的2 倍,所以甲、乙两车的加
速度大小分别为a 甲=2 m/s2,a 乙=1 m/s2,且甲做匀减速直线运动,乙做匀加速直线运动,
故B 错误;汽车甲停止前,甲、乙两车相距最远时二者速度相同,设共经历时间为t1,则a
乙t1=v0 甲-a 甲t1,解得t1=2 s,此时甲车的位移为x 甲=v0 甲t1-a 甲t1
2=8 m,故A 正确;甲
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车总运动时间为t2==3 s,甲停下时位移为9 m,而此时乙车的位移为x 乙=a 乙t2
2= m<9 
m,所以甲、乙两车相遇一定发生在甲车停下之后,设相遇时刻为t,则有a 乙t2=9 m,解得
t=3 s,故C 错误;汽车甲、乙在x=6 m 处的速度大小为v===2 m/s,故D 错误.
7.(2023·浙江省模拟)甲、乙两名运动员在泳池里训练,t=0 时刻从泳池的两端出发,甲、
乙的速度-时间图像分别如图甲、乙所示,若不计转向的时间且持续运动,两运动员均可视
为质点,下列说法正确的是(  )
A.泳池长50 m
B.两运动员一定不会在泳池的两端相遇
C.从t=0 时刻起经过1 min,两运动员共相遇了3 次
D.在0~30 s 内,甲、乙运动员的平均速度大小之比为8∶5
答案 C
解析 根据v-t 图线与时间轴围成的面积表示位移,可知泳池长度L=1.25×20 m=25 m,
故A 错误;如图所示,由甲、乙的位移-时间图线的交点表示相遇可知,甲、乙在t=100 s
时在泳池的一端相遇,故B 错误;在0~60 s 内甲、乙相遇3 次,故C 正确;在0~30 s 内,
甲的位移大小为x1=1.25×20 m-1.25×10 m=12.5 m,乙的位移大小为x2=1.0×25 m-
1.0×5 m=20 m,在0~30 s 内,甲、乙运动员的平均速度大小之比为v1∶v2=∶=5∶8,故
D 错误.
8.(2023·广东省华南师大附中模拟)如图甲所示,A 车原来临时停在一水平路面上,B 车在
后面匀速向A 车靠近,A 车司机发现后启动A 车,以A 车司机发现B 车为计时起点(t=0),
A、B 两车的v-t 图像如图乙所示.已知B 车在第1 s 内与A 车的距离缩短了x1=12 m.
(1)求B 车运动的速度vB和A 车的加速度a 的大小.
(2)若A、B 两车不会相撞,则A 车司机发现B 车时(t=0)两车的距离x0应满足什么条件?
答案 (1)12 m/s 3 m/s2 (2)x0>36 m
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解析 (1)在t1=1 s 时,A 车刚启动,两车间缩短的距离为B 车的位移,可得x1=vBt1,解得
B 车的速度大小为vB=12 m/s,图像斜率表示加速度,可得A 车的加速度大小为a=,其中
t2=5 s,解得A 车的加速度大小为a=3 m/s2.
(2)两车的速度达到相同时,两车的距离达到最小,对应v-t 图像的t2=5 s 时刻,此时两车
已发生的相对位移为梯形的面积,则x=vB(t1+t2),代入数据解得x=36 m,因此,若A、B
两车不会相撞,则两车的距离应满足条件为x0>36 m.
9.(2023·山东省实验中学月考)足球比赛中,经常使用“边路突破,下底传中”的战术,即
攻方队员带球沿边线前进,到底线附近进行传中,某标准足球场长105 m,宽68 m.攻方前
锋在中线处将足球沿边线向前路踢出,足球的运动可视为在地面上做初速度为12 m/s 的匀
减速直线运动,加速度大小为2 m/s2,试求:
(1)足球从开始做匀减速运动到停下来的位移为多大;
(2)足球开始做匀减速直线运动的同时,该前锋队员沿边线向前追赶足球.他的启动过程可
以视为初速度为零、加速度为2 m/s2的匀加速直线运动,他能达到的最大速度为8 m/s,该
前锋队员至少经过多长时间能追上足球.
答案 (1)36 m (2)6.5 s
解析 (1)依题意,足球做匀减速运动,到停下来,由速度与时间关系得v1=a1t1,代入数据
得t1=6 s,
根据x1=t1,代入数据得x1=36 m.
(2)前锋队员做匀加速直线运动达到最大速度的时间和位移分别为t2==4 s,x2=t2=16 m,
之后前锋队员做匀速直线运动,到足球停止运动,其位移为x3=v2(t1-t2)=16 m,由于x2+
x3<x1,故足球停止运动时,前锋队员没有追上足球,然后前锋队员继续以最大速度匀速运
动追赶足球,根据x1-(x2+x3)=v2t3,解得t3=0.5 s,故前锋队员追上足球的时间为t=t1+t3
=6.5 s.
10.货车A 正在该公路上以20 m/s 的速度匀速行驶,因疲劳驾驶司机注意力不集中,当司
机发现正前方有一辆静止的轿车B 时,两车距离仅有64 m.
(1)若此时B 车立即以2 m/s2的加速度启动,通过计算判断:如果A 车司机没有刹车,是否会
撞上B 车;若不相撞,求两车相距最近时的距离;若相撞,求出从A 车发现B 车开始到撞
上B 车的时间;
(2)若A 车司机发现B 车,立即刹车(不计反应时间)做匀减速直线运动,加速度大小为2 
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m/s2(两车均视为质点),为避免碰撞,在A 车刹车的同时,B 车立即做匀加速直线运动(不计
反应时间),问:B 车加速度a2至少多大才能避免事故发生.(这段公路很窄,无法靠边让道)
答案 (1)相撞 4 s (2)1.125 m/s2
解析 (1)当两车速度相同时,所用时间为t0==10 s,在此10 s 内A 车的位移为xA=vAt0=
20×10 m=200 m,
B 车的位移为xB=at0
2=×2×102 m=100 m,此时A、B 两车间的位移差为Δx=xA-xB=100 
m>64 m,所以两车必定相撞;设两车相撞的时间为t,则相撞时有vAt-at2=64 m,代入数
据解得t=4 s(另一值不合题意舍去)
所以A 车撞上B 车的时间为4 s;
(2)已知A 车的加速度aA=-2 m/s2,初速度vA=20 m/s;B 车的加速度为a2,设B 车运动
经过时间为t′时,两车相遇,则有vAt′+aAt′2=a2t′2+L,代入数据有t′2-20t′
+64=0,要避免相撞,则上式无实数解,根据数学关系知a2>1.125 m/s2,所以B 的加速
度的最小值为1.125 m/s2.
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