追击与相遇问题分类整理及解析
典型例题分析:
例1. A 火车以v 1=20m/s 速度匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距100m 处有另一列火车B 正以v 2=10m/s
速度匀速行驶,A 车立即做加速度大小为a 的匀减速直线运动。要使两车不相撞,a 应满足什么条件?
解1:(公式法)
两车恰好不相撞的条件是两车速度相同时相遇。
由A 、B 速度关系: 21v at v =-
由A 、B 位移关系: 02212
1x t v at t v +=- 222
0221/5.0/100
2)1020(2)(s m s m x v v a =⨯-=-= 2/5.0s m a >∴
解2:(图像法)
在同一个v-t 图中画出A 车和B 车的速度时间图像图线,根据图像面积的物理意义,两车位移之差等于图
中梯形的面积与矩形面积的差,当t=t 0时梯形与矩形的面积之差最大,为图中阴影部分三角形的面积.根据
题意,阴影部分三角形的面积不能超过100 .
100)1020(2
10=-⨯t s t 200=∴
5.020
1020tan =-==αa 2/5.0s m a >∴
解3:(相对运动法)
以B 车为参照物, A 车的初速度为v 0=10m/s ,以加速度大小a 减速,行驶x=100m 后“停下”,末速度为
v t =0。
02022ax v v t =- 222
0202/5.0/10021002s m s m x v v a t -=⨯-=-= 2/5.0s m a >∴
备注:以B 为参照物,公式中的各个量都应是相对于B 的物理量.注意物理量的正负号。
解4:(二次函数极值法)
若两车不相撞,其位移关系应为
02212
1x t v at t v <-- (包含了时间关系) 物体的v-t 图像的斜率表示加速度,面积表示位移。
(由于不涉及时间,所以选用速度位移公式。 )
代入数据得:0100102
12>+-t at 其图像(抛物线)的顶点纵坐标必为正值,故有
02
14)10(1002142
>⨯--⨯⨯a a 2/5.0s m a >∴ 把物理问题转化为根据二次函数的极值求解的数学问题。
深圳飙车例2.一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s 2的加速度开始加速行驶,恰在这时一辆自行
车以6m/s 的速度匀速驶来,从后边超过汽车。试求:汽车从路口开动后,在追上自行车之前经过多长时
间两车相距最远?此时距离是多少?
解1:(公式法)
当汽车的速度与自行车的速度相等时,两车之间的距离最大。设经时间t 两车之间的距离最大。则
自汽v at v == s s a v t 23划痕修复
6===∴自 m m m at t v x x x m 6232
1262122=⨯⨯-⨯=-=-=∆自汽自 解2:(图像法)
劳斯莱斯加长版图片在同一个v-t 图中画出自行车和汽车的速度时间图像,根据图像面积的物理意义,两车位移之差等于图中大车四轮定位
梯形的面积与矩形面积的差,当t=t 0时矩形与三角形的面积之差最大。
v-t 图像的斜率表示物体的加速度
3tan 60
==αt s t 20=∴ 当t=2s 时两车的距离最大为图中阴影三角形的面积
m m x m 6622
1=⨯⨯=∆ 动态分析随着时间的推移,矩形面积(自行车的位移)与
三角形面积(汽车的位移)的差的变化规律
解3:(相对运动法)
选自行车为参照物,以汽车相对地面的运动方向为正方向,
汽车
相对自行车沿反方向做匀减速运动v 0=-6m/s ,a=3m/s 2,两车相距最远时v t =0
对汽车由公式 at v v t +=0 (由于不涉及位移,所以选用速度公式。 ) s s a v v t t 23
)6(00=--=-= 对汽车由公式 :as v v t 2202=- (由于不涉及“时间”
,所以选用速度位移公式。 )
222
00(6)6223
t v v x m m a ---===-⨯ 表示汽车相对于自行车是向后运动的,其相对于自行车的位移为向后6m.
解4:(二次函数极值法)
设经过时间t 汽车和自行车之间的距离Δx ,则
2223621t t at t v x -=-
=∆自 时当s t 2)23(26
=-⨯-=,m x m 6)23(462=-⨯-=∆∴
思考:汽车经过多少时间能追上摩托车?此时汽车的速度是多大?汽车运动的位移又是多大?
02362=-=∆t t x s T 4=∴ s m aT v /12==汽 21242
x aT m =汽=
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追及相遇专题练习
1.如图所示是A 、B 两物体从同一地点出发,沿相同的方向做直线运动的v -t 图象,由图象可
知 ( D )
A .A 比
B 早出发5 s
B .第15 s 末A 、B 速度相等
C .前15 s 内A 的位移比B 的位移大50 m
D .第20 s 末A 、B 位移之差为25 m
2.a 、b 两物体从同一位置沿同一直线运动,它们的速度图像如图所
示,下列说法正确的是 ( C )
华普汽车A .a 、b 加速时,物体a 的加速度大于物体b 的加速度
B .20秒时,a 、b 两物体相距最远
C .60秒时,物体a 在物体b 的前方
D .40秒时,a 、b 两物体速度相等,相距200 m
3.公共汽车从车站开出以4 m/s 的速度沿平直公路行驶,2 s 后一辆
摩托车从同一车站开出匀加速追赶,加速度为2 m/s 2,试问:
(1)摩托车出发后,经多少时间追上汽车?
(2)摩托车追上汽车时,离出发处多远?
(3)摩托车追上汽车前,两者最大距离是多少?
4.汽车A 在红绿灯前停住,绿灯亮起时起动,以0.4 m/s 2的加速度做匀加速运动,经过30 s 后
以该时刻的速度做匀速直线运动.设在绿灯亮的同时,汽车B 以8 m/s 的速度从A 车旁边驶过,
且一直以相同的速度做匀速直线运动,运动方向与A 车相同,则从绿灯亮时开始 ( C )
A.A 车在加速过程中与B
B.A 、B
C.相遇时A
D.
5.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(相遇时互不影响各自的运动),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,两者可相遇几次?若B 在A
6.一列货车以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.
7.一列火车以v 1的速度直线行驶,司机忽然发现在正前方同一轨道上距车为s 处有另一辆火车正沿着同一方向以较小速度v 2做匀速运动,于是他立即刹车,为使两车不致相撞,则a 应满足什么条件?
8.A 、B 两车沿同一直线向同一方向运动,A 车的速度v A =4 m/s,B 车的速度v B =10 m/s.当B 车运
动至A 车前方7 m 处时,B 车以a =2 m/s 2的加速度开始做匀减速运动,从该时刻开始计时,则A
车追上B 车需要多长时间?在A 车追上B 车之前,二者之间的最大距离是多少?
9.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?
10.汽车正以10 m/s 的速度在平直公路上匀速直线运动,突然发现正前方有一辆自行车以4 m/s 的速度同方向做匀速直线运动,汽车立即关闭油门,做加速度为6 m/s 2 的匀减速运动,求汽车开始减速时,他们间距离为多大时恰好不相撞?
参考答案
1. 【答案】D
【解析】首先应理解速度-时间图象中横轴和纵轴的物理含义,其次知道图线的斜率表示加速度的大小,图线与时间轴围成的面积表示该时间内通过的位移的大小.两图线的交点则表示某时刻两物体运动的速度相等.
由图象可知,B 物体比A 物体早出发5 s ,故A 选项错;10 s 末A 、B 速度相等,故B 选项错;由于位移的数值等于图线与时间轴所围“面积”,所以前15 s 内B 的位移为150 m ,A 的位移为100 m ,故C 选项错;将图线延伸可得,前20 s 内A 的位移为225 m ,B 的位移为200 m ,故D 选项正确.
2.【答案】C
【解析】υ—t 图像中,图像的斜率表示加速度,图线和时间轴所夹的面积表示位移.当两物体的速度相等时,距离最大.据此得出正确的答案为C 。有些考生错误的认为图线相交时相遇,从而得出错误的答案.属于容易题。
详细分析:a 、b 两物体同地同一直线运动,从速度图像看速度都为正值,即同向行驶。a 的
加速度a =t υ∆∆ =3020m/s 2 =1.5m/s 2 ,b 的加速度 a ′ =t υ'∆∆=4020
m/s 2 =2m/s 2 所以a 物体的加速度小于b 物体的加速度,即A 项错误。20s 时,a 物体的速度达到υ=40 m/s 而b 物体仍然静止。只有当40s
时,即a 、b 两物体速度相等时, a 、b 两物体才相距最远。此时相距的距离为Δs = [12(10+40)×20+40×20]m − 12
×40×20m=900m ,所以BD 错误。 当60s 时,a 的位移s a =12(10+40)×20+40×40=2100m ;b 的位移s b =12a ′t 2 = 12
×2×402 m =1600m ;所以a 在b 的前方,即C 项正确。
3.【答案】5.46s 29.9m 12m
【解析】 开始一段时间内汽车的速度大,摩托车的速度小,汽车和摩托车的距离逐渐增大,当摩托车的速度大于汽车的速度后,汽车和摩托车的距离逐渐减小,直到追上.显然,在上述过程中,摩托车的速度等于汽车的速度时,它们间的距离最大.
(1)摩托车追上汽车时,两者位移相等,即
v
(t +2)= 2
1at 2
t =5.46 s
(2
s
=2
1at 2=29.9 m (3)摩托车追上汽车前,两车速度相等时相距最远,即:
v =at ′
t
′=a v =2 s
Δs =v (t ′+2)-
21at ′2=12 m
4【答案】 C 【解析】 若A 车在加速过程中与B 车相遇,设运动时间为t ,则:2
1at 2=v B t ,解得:t =4
.0822⨯=a v B s=40 s >30 s ,可见,A 车加速30 s 内并未追及B 车.因加速30 s 后,v A =12 m/s >v B =8 m/s ,故匀速运动过程中可追及B 车.
5.【答案】 1;2
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