2021-2022学年高中物理-重难强化训练追及与相遇问题教科版必修1.doc

2021-2022学年高中物理 重难强化训练追及与相遇问题教科版必修1

2021-2022学年高中物理 重难强化训练追及与相遇问题教科版必修1

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姓名：

- 8 -

重难强化训练(二)追及与相遇问题
(时间：40分钟　分值：90分)
一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分.1～5为单选，6～9为多选)
1．a、b两车在两条平行的直车道上同方向行驶，它们的v­t图像如图所示，在t＝0时刻，两车间距离为d；t＝5 s时刻它们第一次相遇，关于两车之间的关系，下列说法正确的是 (　　)

A．t＝15 s时刻两车第二次相遇
B．t＝20 s时刻两车第二次相遇
C．在5～15 s的时间内，先是a车在前，而后是b车在前
D．在10～15 s的时间内，两车间距离逐渐变大
A　[由图可知，a做匀减速运动，而b做匀加速运动；由题意5 s时两车相遇，说明开始时a在后面，5 s时两车的位置相同；5～10 s内a车速度仍大于b车，故a在前；10～15 s时间内，b的速度大于a的速度，但由于开始时落在了a的后面，故还将在a的后面，t＝15 s时b追上了a，故15 s时两车再次相遇，故A正确，B、C错误；t＝5 s时刻两车第一次相遇，在10～15 s的时间内，b的速度大于a的速度，两车间距逐渐变小，故D错误．]
2．甲、乙两物体同时从同一地点沿同一方向做直线运动的速度—时间图像如图所示，则下列说法正确的是 (　　)
A．两物体两次相遇的时刻是2 s和6 s
B．4 s后甲在乙前面
C．两物体相距最远的时刻是1 s末
D．乙物体先向前运动2 s，随后向后运动
A　[t＝2 s时乙的位移x＝×2×4 m＝4 m，甲的位移x′＝2×2 m＝4 m，两者位移相同，又是从同一地点出发，故2 s末时二者相遇，同理可判断，6 s末二者也是相遇，A正确.4 s时甲的位移x＝4×2 m＝8 m，乙的位移x′＝m＝10 m，甲的位移小于乙的位移，故甲在乙后面，B错误.1 s末两物体相距的距离等于一个小三角形的面积，而4 s末两物体相距的距离等于2～4 s之间三角形的面积，明显4 s末二者的距离最大，C错误．乙的运动方向始终未发生变化，D错误．]
3．如图所示，A、B两物体相距s＝7 m时，A在水平拉力和摩擦力作用下，正以vA＝4 m/s的速度向右匀速运动，而物体B此时正以vB＝10 m/s的速度向右匀减速运动，加速度a＝－2 m/s2，则A追上B所经历时间是(　　)

A．7 s　　　B．8 s　　　C．9 s　　　D．10 s
B　[因为vt＝v0＋at，所以B物体停止运动所需时间t＝＝ s＝5 s，在这一段时间内，B的位移xB＝vBt－at2＝m＝25 m，A的位移xA＝vAt＝4×5 m＝20 m，这时A、B之间的距离是12 m，A物体还需要3 s才能赶上B.所以选项B正确．]
4．甲车以3 m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动，乙车落后2 s在同一地点由静止出发，以4 m/s2的加速度做匀加速直线运动，两车速度方向一致．在乙车追上甲车之前，两车距离的最大值是 (　　)
A．18 m B．24 m C．22 m D．28 m
B　[乙车从静止开始做匀加速运动，落后甲2 s，则开始阶段甲车在前．当乙车速度小于甲车的速度时，两者距离增大；当乙车速度大于甲车的速度时，两者距离减小，则当两者速度相等时距离最大．即：a甲(t乙＋2)＝a乙t乙，得：t乙＝6 s；两车距离的最大值为Δx＝x甲－x乙＝a甲(t乙＋2)2－a乙t＝24 m，故选B. ]
5．两辆完全相同的汽车，沿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，在它刚停住后，后车以前车刹车时的加速度开始刹车．已知前车在刹车过程中行驶的距离为x，若要保证两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为 (　　)
A．x B．2x C．3x D．4x
B　[由题意作出两辆车的v­t图像，如图所示，前面的车刹车位移为x，此过程中后面的汽车匀速行驶，前面的汽车刚刹住时，后面汽车开始刹车，由图可知，后面汽车共行驶了3x，所以应保持距离为Δx＝3x－x＝2x，故A、C、D均错误，B正确．]
6．有四个运动的物体A、B、C、D，物体A、B运动的x­t图像如图中甲所示；物体C、D从同一地点沿同一方向运动的v­t图像如图中乙所示．根据图像做出的以下判断，其中正确的是 (　　)

　　　　　　　 甲　　　　　　　　乙
A．物体A和B均做匀速直线运动且A的速度比B更大
B．在0～3 s的时间内，物体B运动的位移为15 m
C．t＝3 s时，物体C追上物体D
D．t＝3 s时，物体C与物体D之间有最大间距
AD　[由甲图看出：物体A和B位移图像都是倾斜的直线，斜率都不变，速度都不变，说明两物体都做匀速直线运动，A图线的斜率大于B图线的斜率，A的速度比B更大，故A正确．由甲图看出：在0～3 s的时间内，物体B运动的位移为Δx＝10 m，故B错误．由乙图看出：t＝3 s时，D图线所围“面积”大于C图线所围“面积”，说明D的位移大于C的位移，而两物体从同一地点开始运动的，所以物体C还没有追上物体D，故C错误．由乙图看出：前3 s 内，D的速度较大，DC间距离增大，3 s后C的速度较大，两者距离减小，t＝3 s时，物体C与物体D之间有最大间距，故D正确．]
7．在平直公路上，自行车与同方向行驶的一辆汽车在t＝0时同时经过某一个路标，它们位移x(m)随时间t(s)变化规律为：汽车为x＝10t－t2(m)，自行车为x＝6t(m)，则下列说法正确的是 (　　)
A．汽车做减速直线运动，自行车做匀速直线运动
B．不能确定汽车和自行车各做什么运动
C．开始经过路标后较短时间内自行车在前，汽车在后
D．当自行车追上汽车时，它们距路标96 m
AD　[根据两者位移x随时间t变化规律表达式可知，汽车做初速度为v0＝10 m/s，加速度大小为a＝0.5 m/s2的匀减速直线运动，自行车做速度为v＝6 m/s的匀速直线运动，故A正确，B错误；由于v0>v，所以开始经过路标后较短时间内汽车在前，自行车在后，故C错误；设汽车速度减小至零，所需时间为t0，由t＝，得t0＝20 s，当自行车追上汽车时，设经过的时间为t，则有：10t－t2＝6t，解得：t＝16 s发现狗至停止运动的这段时间内前进的距离为48.4 m
BC　[由图像知，汽车先做匀速运动后做匀减速运动，故选项A错误；由a＝知汽车减速运动的加速度a＝ m/s2＝－5 m/s2，故选项B正确；由图像知汽车在发现狗至停止运动的这段时间内的位移为x＝ m＝50 m，故选项D错误；设汽车从开始刹车到与狗达到共速用时为t，则有4 m/s＝20 m/s－5 m/s2×t，解得t＝3.2 s
汽车在司机发现狗到与狗达共速这段时间位移为：x车＝20 m/s×0.5 s＋×3.2 s＝48.4 m
这段时间内，狗的位移为：
x狗＝4 m/s×(3.2＋0.5) s＝14.8 m，x狗＋x＝(14.8＋33) m＝47.8 m此时距离最近，图中阴影部分面积为0～6 s内两车位移之差，Δx＝×30×3 m＋×30×(6－3) m＝90 m<100 m，所以不会相撞．故A、B、C正确．]
二、非选择题(本题共3小题，共36分)
10．(10分)一辆货车以8 m/s的速度在平直公路上行驶，由于调度失误，在后面600 m处有一辆客车以72 km/h的速度向它靠近．客车司机发觉后立即合上制动器，但客车要滑行2000m才能停止．求：
(1)客车滑行的加速度大小；
(2)通过计算分析两车是否会相撞．
[解析]　(1)设v2＝72 km/h＝20 m/s，由公式v－v＝2ax得客车刹车的加速度大小为a＝＝ m/s2＝0.1 m/s2.
(2)假设不相撞，设两车达到共同速度用时为t，则
v2－at＝v1，t＝120 s
货车在该时间内的位移
x1＝v1t＝8×120 m＝960 m
客车在该时间内的位移
x2＝ t＝1 680 m
位移大小关系：x2＝1 680 m>600 m＋x1
＝1 560 m，故会相撞．
[答案]　(1)0.1 m/s2　(2)见解析
11．(12分)A、B两物体(视为质点)在同一直线上同时出发向同一方向运动，物体A从静止开始做匀加速直线运动，加速度a＝2 m/s2，物体B在A的后面相距L＝32 m处，以v＝12 m/s的速度做匀速运动，两物体追逐时，互从近旁通过，不会相碰，求：
(1)A物体经过多长时间后与B的速度相等？
(2)经过多长时间A、B两物体相遇？
(3)A、B两物体两次相遇之间相距最远的距离是多少？
[解析]　(1)由题知A物体做初速度为零的匀加速直线运动．由公式v＝at得：t＝6 s.
(2)设经过t1，B物体追上A物体
则有：L＋at＝vt1
解得：t1＝4 s或t1′＝8 s.
(3)经分析当vA＝vB时，此时A、B在两次相遇之间相距最远，此时经过时间t＝6 s，这段过程中，A的位移xA＝at2＝36 m
B的位移为xB＝vt＝72 m
相距最远的距离是s＝xB－xA－L＝4 m.
[答案]　(1)6 s　(2)4 s或8 s　(3)4 m
12．(14分)Jerry惹恼了Tom，这次Tom发誓一定要在Jerry 逃进鼠洞前捉住它．起初Tom、Jerry和鼠洞在同一直线上，Tom距Jerry 3.7 m，Jerry距鼠洞10.4 m，如图所示，已知Tom的最大加速度和最大速度分别为4 m/s2、6 m/s，Jerry的最大加速度和最大速度分别为5 m/s2、4 m/s，设它们同时由静止启动并尽力奔跑，问：

(1)Tom与Jerry各自到达最大速度所需的时间分别是多少？
(2)假设Jerry能逃回鼠洞，则它从启动到逃回鼠洞共需多少时间？
(3)计算Tom需多长时间追到鼠洞，并判断Tom能否在Jerry逃进鼠洞前捉住它．
[解析]　(1)Tom达到最大速度经历的时间t1＝＝ s＝1.5 s，Jerry达到最大速度经历的时间t2＝＝ s＝0.8 s.
(2)Jerry达到最大速度经历的位移x1＝＝ m＝1.6 m，
则匀速运动的位移x2＝10.4 m－1.6 m＝8.8 m，匀速运动的时间t2′＝＝ s＝2.2 s，
从启动到逃回鼠洞共需的时间t＝t2＋t2′＝0.8 s＋2.2 s＝3 s.
(3)Tom达到最大速度的位移x1′＝＝ m＝4.5 m，则匀速运动的位移x2′＝10.4 m＋3.7 m－4.5 m＝9.6 m，
匀速运动的时间t1′＝＝ s＝1.6 s，
则Tom跑到洞口的时间t′＝t1＋t1′＝1.5 s＋1.6 s＝3.1 s.
因为t′>t，可知Tom不能在Jerry逃进鼠洞前捉住它．
[答案]　(1)1.5 s　0.8 s　(2)3 s　(3)3.1 s　不能捉住