最新高考物理24題專(zhuān)練(運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題)

1、運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題一、運(yùn)動(dòng)圖像類(lèi)1.甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻、從同一地點(diǎn)沿同一方向做直線運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)甲做初速度為零，加速度大小為a1的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)乙做初速度為v0，加速度大小為a2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)至速度減為零后保持靜止。甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位置x速度v圖象如下圖，虛線與對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸垂直。1在xv圖象中，圖線a表示哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)？質(zhì)點(diǎn)乙的初速度是多少？2求質(zhì)點(diǎn)甲、乙的加速度大小a1、a2。解：(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中甲、乙的速度分別為v1、v2，根據(jù)速度與位移關(guān)系有：得：1可知其圖象應(yīng)為拋物線，且開(kāi)口向上，故圖線a表示質(zhì)點(diǎn)甲的運(yùn)動(dòng)3分得：2可知其圖象應(yīng)為拋物線，且開(kāi)口向下，故圖線b表示質(zhì)點(diǎn)乙的運(yùn)動(dòng)，

2、且當(dāng)v2=v0時(shí)，x2=0，從圖象可知：v0=4m/s33分(2)由圖象交點(diǎn)可知，v1=v2時(shí)兩質(zhì)點(diǎn)的位移相同，且x=2m，有：，解得：，a1+a2=4m/s2 42分另?yè)?jù)圖象可知當(dāng)v1=6m/s，v2=2m/s時(shí)，兩質(zhì)點(diǎn)的位移x相同，有：，解得：a1=3a25聯(lián)立45可得：a1=3m/s2，a2=1m/s26二、追擊剎車(chē)模型求解追及相遇問(wèn)題的思路和技巧(1)根本思路(2)求解追及相遇問(wèn)題的“三點(diǎn)技巧1.滑雪度假村某段雪地賽道可等效為長(zhǎng)L=36m，傾角為=37o的斜坡?；赖姆e雪與不同滑板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不同，現(xiàn)假定甲先滑下時(shí)滑板與賽道的動(dòng)摩擦因數(shù)1=0.5，乙后滑時(shí)滑板與賽道的動(dòng)摩擦因數(shù)為2

3、=0.25，g取10m/s2.甲和乙均可看作質(zhì)點(diǎn)，且滑行方向平行，相遇時(shí)不會(huì)相撞。求：1甲從坡頂由靜止自由滑下時(shí)到達(dá)坡底的速度大小2假設(shè)乙比甲晚出發(fā)t=1s，為追上甲，有人從后面給乙一個(gè)瞬時(shí)作用使乙獲得初速度V0=1m/s,通過(guò)計(jì)算分析乙能否在甲到達(dá)坡底前追上甲；假設(shè)能追上求出兩者在追上前相距的最遠(yuǎn)距離，假設(shè)不能追上求出兩者到達(dá)坡底的時(shí)間差。解：1對(duì)甲運(yùn)動(dòng)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律：m1gsin1m1gcos=m1a甲 a甲=2m/s2 (2分)由2a甲L=v12 (2分) 得：v1=12m/s (1分)2甲到達(dá)坡底的時(shí)間t甲=6s (1分)對(duì)乙：a乙=gsingcos=4m/s2 (1分) 設(shè)到達(dá)坡底

4、時(shí)間為t乙L=v0t乙a乙t乙2 得 t乙=4s (1分)t乙tt甲 故可以追上 (1分)設(shè)甲出發(fā)后經(jīng)t1，乙與甲到達(dá)共同速度v，那么:V= a甲t1= v0a乙(t1t) 解得：t1=1.5s (2分)X甲= a甲t12=m (1分) X乙= v0(t1t)a乙(t1t)2=1m (1分) x= X甲X乙=1.25m (1分)2.霧霾天氣會(huì)對(duì)行車(chē)平安造成很大的影響，因此在行車(chē)時(shí)司機(jī)應(yīng)翻開(kāi)汽車(chē)的前霧燈和尾部雙閃燈，以保證行車(chē)平安。假設(shè)在某公路上，有一貨車(chē)以10 m/s的速度緩慢行駛，后面的一輛小轎車(chē)由于霧霾的影響，司機(jī)只有到達(dá)距離該貨車(chē)30 m遠(yuǎn)的地方才能看到該貨車(chē)尾部雙閃燈發(fā)出的光，假設(shè)該司

5、機(jī)看到雙閃燈光后立即采取剎車(chē)措施，其反響時(shí)間為0.5 s，小轎車(chē)制動(dòng)后減速的最大加速度為2 m/s2，假設(shè)要防止兩車(chē)相撞，小轎車(chē)行駛的速度最大不能超過(guò)多少？14解析小轎車(chē)與貨車(chē)不相撞的臨界條件是：小轎車(chē)追上貨車(chē)時(shí)小轎車(chē)的速度正好減小到10 m/s。設(shè)貨車(chē)勻速行駛的速度大小為v1，小轎車(chē)剎車(chē)時(shí)的速度大小為v2，小轎車(chē)司機(jī)發(fā)現(xiàn)貨車(chē)時(shí)距貨車(chē)的距離為s，小轎車(chē)減速時(shí)的加速度大小為a，小轎車(chē)追上貨車(chē)所用的時(shí)間為t，司機(jī)的反響時(shí)間為t。那么有：v2a(tt)v1，v2teq f(veq oal(2,2)veq oal(2,1),2a)sv1t，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可解得：v220 m/s，因此，要防止兩車(chē)相撞，

6、小轎車(chē)行駛的最大速度不能超過(guò)20 m/s。3.研究說(shuō)明，一般人的剎車(chē)反響時(shí)間(即圖甲中“反響過(guò)程所用時(shí)間)t00.4 s，但飲酒會(huì)導(dǎo)致反響時(shí)間延長(zhǎng)在某次試驗(yàn)中，志愿者少量飲酒后駕車(chē)以v072 km/h的速度在試驗(yàn)場(chǎng)的水平路面上勻速行駛，從發(fā)現(xiàn)情況到汽車(chē)停止，行駛距離L39 m減速過(guò)程中汽車(chē)位移s與速度v的關(guān)系曲線如圖乙所示此過(guò)程可視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)取重力加速度的大小g10 m/s2.求：(1)減速過(guò)程汽車(chē)加速度的大小及所用時(shí)間；(2)飲酒使志愿者的反響時(shí)間比一般人增加了多少；(3)減速過(guò)程汽車(chē)對(duì)志愿者作用力的大小與志愿者重力大小的比值解析(1)設(shè)減速過(guò)程中汽車(chē)加速度的大小為a，所用時(shí)間為t，由

7、題可得初速度v020 m/s，末速度v0，位移s25 m，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得veq oal(2,0)2asteq f(v0,a)聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得a8 m/s2t2.5 s(2)設(shè)志愿者反響時(shí)間為t，反響時(shí)間的增加量為t，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得Lv0tsttt0聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得t0.3 s(3)設(shè)志愿者所受合外力的大小為F，汽車(chē)對(duì)志愿者作用力的大小為F0，志愿者質(zhì)量為m，由牛頓第二定律得Fma由平行四邊形定那么得Feq oal(2,0)F2(mg)2聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得eq f(F0,mg)eq f(r(41),5)答案(1)8 m/s22.5 s(2)0.3 s(3)eq f(r(41),5)4為了表達(dá)

8、人文關(guān)心，保障市民出行平安和嚴(yán)格執(zhí)法，各大都市交管部門(mén)強(qiáng)行推出了“電子眼，據(jù)了解，在城區(qū)內(nèi)全方位裝上“電子眼后，機(jī)動(dòng)車(chē)擅自闖紅燈的記錄大幅度減少，因闖紅燈引發(fā)的交通事故也從過(guò)去的5%下降到1%.現(xiàn)有甲、乙兩輛汽車(chē)正沿同一平直馬路同向勻速行駛，甲車(chē)在前，乙車(chē)在后，它們行駛的速度均為10 m/s.當(dāng)兩車(chē)快要到一十字路口時(shí)，甲車(chē)司機(jī)看到綠燈已轉(zhuǎn)換成了黃燈，于是緊急剎車(chē)(反響時(shí)間忽略不計(jì))，乙車(chē)司機(jī)為了防止與甲車(chē)相撞也緊急剎車(chē)，但乙車(chē)司機(jī)反響較慢(反響時(shí)間為0.5s)甲車(chē)緊急剎車(chē)時(shí)制動(dòng)力為車(chē)重的0.4倍，乙車(chē)緊急剎車(chē)時(shí)制動(dòng)力為車(chē)重的0.5倍g取10 m/s2.求；(1)假設(shè)甲司機(jī)看到黃燈時(shí)車(chē)頭距警戒線

9、15 m，他采取上述措施能否防止闖紅燈？(2)為保證兩車(chē)在緊急剎車(chē)過(guò)程中不相撞，甲、乙兩車(chē)行駛過(guò)程中應(yīng)保持多大距離？解析(1)根據(jù)牛頓第二定律可得甲車(chē)緊急剎車(chē)的加速度大小為a1eq f(f1,m1)eq f(0.4m1g,m1)4 m/s2；乙車(chē)緊急剎車(chē)的加速度大小為a2eq f(f2,m2)eq f(0.5m2g,m2)5 m/s2；甲車(chē)停下來(lái)所需時(shí)間t1eq f(v0,a1)eq f(10,4) s2.5 s這段時(shí)間滑行距離seq f(veq oal(2,0),2a1)eq f(102,24) m12.5 ms12.5 m15 m，甲車(chē)司機(jī)能防止闖紅燈(2)設(shè)甲、乙兩車(chē)行駛過(guò)程中至少應(yīng)保持

10、的距離為s0，在乙車(chē)剎車(chē)的t2時(shí)間兩車(chē)恰好不相撞，那么有：v0a1(t20.5)v0a2t2v00.5v0t2eq f(1,2)a2teq oal(2,2)v0(t20.5)eq f(1,2)a1(t20.5)2s0代入數(shù)據(jù)聯(lián)立方程解得：t22 ss02.5 m答案(1)能(2)2.5 5.(2023新課標(biāo)全國(guó)，24，12分)(難度)公路上行駛的兩汽車(chē)之間應(yīng)保持一定的平安距離當(dāng)前車(chē)突然停止時(shí)，后車(chē)司機(jī)可以采取剎車(chē)措施，使汽車(chē)在平安距離內(nèi)停下而不會(huì)與前車(chē)相碰通常情況下，人的反響時(shí)間和汽車(chē)系統(tǒng)的反響時(shí)間之和為1 s，當(dāng)汽車(chē)在晴天枯燥瀝青路面上以108 km/h的速度勻速行駛時(shí)，平安距離為120 m

11、設(shè)雨天時(shí)汽車(chē)輪胎與瀝青路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為晴天時(shí)的2/5，假設(shè)要求平安距離仍為120 m，求汽車(chē)在雨天平安行駛的最大速度解析設(shè)路面枯燥時(shí)，汽車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0，剎車(chē)時(shí)汽車(chē)的加速度大小為a0，平安距離為s，反響時(shí)間為t0，由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得0mgma0sv0t0eq f(veq oal(2,0),2a0)式中，m和v0分別為汽車(chē)的質(zhì)量和剎車(chē)前的速度設(shè)在雨天行駛時(shí)，汽車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，依題意有eq f(2,5)0設(shè)在雨天行駛時(shí)汽車(chē)剎車(chē)的加速度大小為a，平安行駛的最大速度為v，由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得mgmasv-t0eq f(v2,2a)聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得v20

12、m/s(72 km/h)答案20 m/s(72 km/h)三、其他類(lèi)型1.在游樂(lè)場(chǎng)中，有種大型游樂(lè)機(jī)叫“跳樓機(jī)參加的游客被平安帶固定在座椅上，由電動(dòng)機(jī)將座椅提升到某一高處，然后由靜止釋放座椅沿光滑桿自由下落一段高度后開(kāi)始受到壓縮空氣提供的恒定阻力，下落36m后速度剛好減小到零，下落的總時(shí)間是6.0 s求：(g取10 m/s2)(1)座椅被釋放后，下落過(guò)程中速度的最大值vm；(2)座椅被釋放后，自由下落的距離s1；(3)有一游客質(zhì)量為60 kg，在下降過(guò)程中，座椅對(duì)該游客支持力功率的最大值Pm.解析(1)vmeq f(2s,t)eq f(236,6.0) m/s12 m/s.(2)自由下落的距離

13、s1eq f(veq oal(2,m),2g)eq f(122,210) m7.2 m(3)減速下落的距離s2ss1(367.2)m28.8 m減速下落時(shí)的加速度a2eq f(0veq oal(2,m),2s2)eq f(122,228.8) m/s22.5 m/s2(說(shuō)明：正負(fù)均可)由ma2mgFN可解得FNmgma26012.5 N750 N支持力的功率最大值PmFNvm75012 W9 000 W2.如下圖，這是在高速公路上用超聲波測(cè)速儀測(cè)量車(chē)速的示意圖，測(cè)速儀B發(fā)出并接收超聲波脈沖信號(hào)，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號(hào)的時(shí)間差，測(cè)出被測(cè)物體的速度設(shè)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)先后經(jīng)過(guò)P、Q兩點(diǎn)，小車(chē)經(jīng)P點(diǎn)時(shí)，B

14、發(fā)出的第一個(gè)超聲波脈沖被小車(chē)反射，被B接收，B從發(fā)射到接收歷時(shí)t1=0.30s，小車(chē)經(jīng)Q點(diǎn)時(shí)，B發(fā)射并接收第二個(gè)超聲波脈沖歷時(shí)t2=0.40s，相鄰兩次發(fā)射超聲波脈沖的時(shí)間間隔t=1.0s，超聲波在空氣中傳播的速度v=340m/s，假設(shè)汽車(chē)是勻速行駛的，求小車(chē)先后兩次反射超聲波脈沖時(shí)間內(nèi)的位移x和汽車(chē)的速度3. 如圖是在高速公路上用超聲波測(cè)速儀測(cè)量車(chē)速的的示意圖，測(cè)速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號(hào)，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號(hào)間的時(shí)間差，測(cè)出被測(cè)物體的速度。在下列圖中是測(cè)速儀發(fā)出的超聲波信號(hào)，分別是由汽車(chē)反射回來(lái)的信號(hào)。設(shè)測(cè)速儀勻速掃描，之間的時(shí)間間隔，超聲波在空氣中的傳播速度是，假設(shè)汽車(chē)是勻速行駛的，求：1汽車(chē)在接收到兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離?2汽車(chē)的速度是多少？P1、P2間的刻度值為30個(gè)格，時(shí)間長(zhǎng)為1秒，發(fā)出超聲波信號(hào)P1到接受到反射信號(hào)n1間是12個(gè)格，那么時(shí)間為t1=12=0.4s，此時(shí)超聲波前進(jìn)的距離S1=vt1=340m/s0.4s=68m；發(fā)出超聲波信號(hào)P2到接