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追及相遇问题——低速追高速
(答题时间:20分钟)
1. 两辆完全相同的汽车,沿水平直路一前一后匀速行驶,速度均为v0,若前车突然以恒定的加速度刹车,在它刚停住时,后车以前车刹车的加速度开始刹车。已知前车在刹车过程中所行驶的距离为x,若要保证两辆车在上述情况中不相撞,则两车在匀速行驶时保持的距离至少应为( )
A. 1x B. 2x C. 3x D. 4x
2. 同一直线上的A、B两质点,相距s,它们向同一方向沿直线运动(相遇时互不影响彼此的运动),A做速度为v的匀速直线运动,B从此时刻起做加速度为a、初速度为零的匀加速直线运动。若A在B前,两者可相遇______次,若B在A前,两者最多可相遇______次。
3. 从同一地点以30 m/s的速度,先后竖直上抛两个物体,抛出时间相差2 s,不计空气阻力,两物体将在何处何时相遇?
4. 从相距30 km的甲、乙两站每隔15 min同时以30 km/h的速率向对方开出一辆汽车。若首班车为早晨5时发车,则6时从甲站开出的汽车在途中,会遇到多少辆从乙站开出的汽车?
5. 如图所示,A、B两物体相距s=7 m,A正以v1=4 m/s的速度向右做匀速直线运动,而物体B此时速度v2=10 m/s,方向向右,做匀减速直线运动(不能返回),加速度大小a=2 m/s2,从图示位置开始计时,问在什么情况下,经多少时间A追上B。
6. A球自距地面高h处开始自由下落,同时B球以初速度v0正对A球竖直上抛,空气阻力不计。问:
(1)要使两球在B球上升过程中相遇,则v0应满足什么条件?
(2)要使两球在B球下降过程中相遇,则v0应满足什么条件?
7. 甲、乙两质点同时开始在彼此平行且靠近的两水平轨道上同时运动,甲在前,乙在后,相距。甲初速度为零,加速度为,做匀加速直线运动;乙以速度做匀速运动,关于两质点在相遇前的运动,某同学作了如下分析:设两质点相遇前,它们之间的距离为,则,当时,两质点间距离有最小值,也就是两质点速度相等时,两质点之间距离最近。
你觉得他的分析是否正确?如果认为是正确的,请求出它们的最小距离;如果认为是不正确的,请说明理由并作出正确的分析。
8. 一列货车以28.8 km/h的速度在平直铁路上运行,由于调度失误,在后面600 m处有一列快车以72 km/h的速度向它靠近。快车司机发觉后立即合上制动器,但快车要滑行2000 m才停止,试判断两车是否会相碰。
1. B 解析:两车同时刹车,则两车将滑行相同的距离s而停止,由于前车刹车停止后,后车接着刹车,所以后车比前车多运动的位移(即题中所求最小距离)即为前车刹车时间内后车以原速运动的位移。由刹车过程的平均速度等于原速的,故前车刹车过程中,后车以原速运动的位移为2s。
2. 1;2 解析:若A车在前匀速运动,B车在后匀加速追赶A车,两车等速时相距最远(间距大于s),故B车追上A车时,必有vB>vA,以后B车在前,两车间距逐渐增大,不可能再相遇。
若B车在前匀加速运动,A车在后匀速运动,若追上时两车恰等速,因以后vB>vA,不可再次相遇,即只能相遇1次;但若A车追及B车时vA>vB,相遇后A车超前,但由于B车速度不断增大,仍能再次追及A车,即能相遇2次。
3. 解:设第一物体上抛t s后相遇,则:30t-×10t2=30×(t-2)-×10×(t-2)2解得:t=4 s,相遇高度h=30t-×10t2=40 m。
答:距抛出点40 m,第一物体抛出后4 s相遇。
4. 解:每车在两站间运动时间t==1h。当6时某车从甲站开出时,乙站的首发车已进甲站,此时路上已有3辆车在路途中,且乙站恰有一车待发。当该车行至乙站时历时1 h,乙站将又发出4辆车,故最多可与7辆车相遇。
5. 解析:物体B的运动时间为tB=s=5 s
在此时间内B前进了sB=·tB=×5 m=25 m;这时A前进了sA=vAtB=4×5 m=20 m,可见在此时间内A没有追上B,必须在B停止后,A才能追上B。故A追上B的时间为t=s=8 s。
6. 解析:两球相遇时位移之和等于h。即:gt2+(v0t-gt2)=h
所以:t=。而B球上升的时间:t1=,B球在空中运动的总时间:t2=
(1)欲使两球在B球上升过程中相遇,则有:t<t1,即<,所以v0>;
(2)欲使两球在B球下降过程中相遇,则有:t1<t<t2,即:<<,所以<v0<。
7. 解析:不正确。在两质点相遇之前,它们之间的距离也可能不断减小,直到(相遇),而不存在先变小后变大的情况,这完全取决于两质点之间的初始距离与、之间的大小关系。由可解得:判别式。当,即时,甲、乙之间的距离始终在减小,直至相遇(最小距离),两质点相遇前不会出现最小的情况。当,即时,甲与乙不可能相遇,当时,两质点之间的距离最近,。
8. 解析:两车速度相等恰追及前车,这是恰不相碰的临界情况,因此只要比较两车等速时的位移关系,即可明确是否相碰。
因快车减速运动的加速度大小为:a=m/s2=0.1 m/s2,
故快车刹车至两车等速历时:t=s=120 s,
该时间内两车位移分别是:s快=v快t-at2=20×120 m-×0.1×1202 m=1680 m,
s货=v货t=8×120 m=960 m,
因为s快>s货+s0=1560 m,故两车会发生相撞。
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