2022届高考物理一轮复习讲义学案（新高考人教版）第一章 专题强化二 追及相遇问题

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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.会用图象分析追及相遇问题.3.会熟练运用运动学公式结合运动图象解决追及相遇的综合问题.
题型一　追及相遇问题
1.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.
2.能否追上的判断方法(临界条件法)
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xB0，即有两个解，说明可以相遇两次；
②若Δ＝0，说明刚好追上或相遇；
③若Δx乙′，甲车在乙车的前方，故D错误.

6.(2021·广东中山市模拟)甲、乙两车从同一地点沿相同方向由静止开始做直线运动，它们运动的加速度随时间变化图象如图6所示.关于两车的运动情况，下列说法正确的是(　　)

图6
A.在0～4 s内，甲车做匀加速直线运动，乙车做匀减速直线运动
B.在0～2 s内，两车间距逐渐增大，2～4 s内两车间距逐渐减小
C.在t＝2 s时，甲车的速度为3 m/s，乙车的速度为4.5 m/s
D.在t＝4 s时，甲车恰好追上乙车
答案　C
解析　根据题图图象可知，在0～4 s内，甲车做匀加速直线运动，乙车做加速度逐渐减小的加速直线运动，故A错误；加速度—时间图象的图线与时间轴所围的面积表示速度的变化量，当t＝4 s时，两图线与t轴所围的面积相等，即该时刻两辆车的速度相等，此时两车的间距最大，故B、D错误；在t＝2 s时，乙车的速度为v乙＝×(1.5＋3)×2 m/s＝4.5 m/s，甲车速度为v甲＝1.5×2 m/s＝3 m/s，故C正确.
7.(2020·河南高三二模)自动驾驶汽车依靠人工智能、雷达，监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人操作的情况下，自动安全地操作机动车辆.如图7所示，某平直公路上一辆自动驾驶汽车正以v1＝40 km/h的速度匀速行驶，某时刻其右前方一小狗以v2＝5 m/s的速度垂直车道方向匀速跑入公路，当汽车传感器探测到小狗时，小狗到汽车右侧所在直线的距离L1＝5 m，到汽车前沿所在直线的距离L2＝8 m.已知汽车的车长d1＝5 m、车宽d2＝2 m，汽车加速时的加速度大小a1＝4 m/s2，刹车时的加速度大小a2＝5 m/s2.为了避免与小狗发生碰撞，汽车的自动驾驶系统该作出的正确判断是(　　)

图7

A.汽车应保持原速通过
B.汽车应刹车减速
C.汽车应加速通过
D.不论汽车是加速还是刹车均不能避免与小狗发生碰撞
答案　C
解析　小狗走过L1距离的时间为t1＝＝ s＝1 s
汽车的速度v1＝40 km/h≈11.1 m/s，若保持原速行驶，
则在t1时间内的位移为x1＝v1t1＝11.1 m
因为L2＋d1>x1>L2
则小狗会与车相撞，选项A错误；
若汽车刹车减速，则在t1＝1 s内的位移x2＝v1t1－a2t12＝8.6 m>L2，
则汽车也会与小狗相撞，选项B错误；
若汽车加速通过，则在t1＝1 s内的位移
x3＝v1t1＋a1t12＝13.1 m>L2＋d1＝13 m
则可避免车与小狗相撞，选项C正确，选项D错误.
8.在一大雾天，一辆小汽车以30 m/s的速度行驶在高速公路上，突然发现正前方30 m处有一辆大卡车以10 m/s的速度同方向匀速行驶，小汽车紧急刹车，刹车过程中刹车失灵.如图8a、b分别为小汽车和大卡车的v－t图线，以下说法正确的是(　　)

图8
A.因刹车失灵前小汽车已减速，故不会追尾
B.在t＝5 s时追尾
C.在t＝3 s时追尾
D.由于初始距离太近，即使刹车不失灵也会追尾
答案　C
解析　根据v－t图线与时间轴所围“面积”表示位移可知，两车速度相等时(t＝5 s)，小汽车相对于大卡车的位移为35 m>30 m，所以会追尾，选项A错误；在t＝3 s时，小汽车相对于大卡车的位移等于30 m，此时发生追尾，选项C正确，B错误；若刹车不失灵，在t＝2 s时两车速度相等，小汽车相对于大卡车的位移等于20 m，小于开始时的距离30 m，所以刹车不失灵时不会追尾，选项D错误.
9.(2020·广东汕头市质检)某一长直的赛道上，一辆F1赛车前方200 m处有一安全车正以
10 m/s的速度匀速前进，这时赛车从静止出发以2 m/s2的加速度追赶.
(1)求赛车出发3 s末的瞬时速度大小；
(2)求赛车何时追上安全车？追上之前与安全车最远相距多少？
(3)当赛车刚追上安全车时，赛车手立即刹车，使赛车以4 m/s2的加速度做匀减速直线运动，则两车再经过多长时间第二次相遇？(设赛车可以从安全车旁经过而不相碰)
答案　(1)6 m/s　(2)20 s　225 m　(3)20 s
解析　(1)赛车3 s末的速度
v1＝a1t1＝2×3 m/s＝6 m/s.
(2)设经t2时间追上安全车，由位移关系得
v0t2＋200 m＝a1t22
解得t2＝20 s
此时赛车的速度
v＝a1t2＝2×20 m/s＝40 m/s
当两车速度相等时，两车相距最远
由v0＝a1t3得两车速度相等时，经过的时间t3＝＝ s＝5 s
两车最远相距
Δs＝v0t3＋200 m－a1t32
＝(10×5＋200－×2×52) m＝225 m.
(3)假设再经t4时间两车第二次相遇(两车一直在运动)
由位移关系得vt4－a2t42＝v0t4
解得t4＝15 s
赛车停下来的时间t′＝＝ s＝10 s
所以t4＝15 s不合实际，两车第二次相遇时赛车已停止运动.
设再经时间t5两车第二次相遇，应满足＝v0t5
解得t5＝20 s.
10.(2020·安徽安庆市怀宁县第二中学高三月考)一辆值勤的警车停在公路边，当警员发现从他旁边以10 m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时，决定前去追赶，经过5.5 s后警车发动起来，并以2.5 m/s2的加速度做匀加速运动，但警车的行驶速度必须控制在90 km/h以内.求：
(1)警车在追赶货车的过程中，两车间的最大距离；
(2)警车发动后要多长时间才能追上货车.
答案　(1)75 m　(2)12 s
解析　(1)当两车速度相等时，它们的距离最大，设警车发动后经过t1时间两车的速度相等.
则：t1＝＝ s＝4 s
x货＝v1＝10×(5.5＋4) m＝95 m
x警＝at12＝×2.5×42 m＝20 m
所以两车间的最大距离
Δx＝x货－x警＝75 m
(2)警车达到最大速度v＝90 km/h＝25 m/s的时间：
t2＝＝10 s
此时两车的位移分别为
x警′＝＝ m＝125 m
x货′＝v1＝10×(5.5＋10) m＝155 m
两车距离
Δx′＝x货′－x警′＝30 m
警车达到最大速度后做匀速运动，设再经过Δt时间追上货车，
则：Δt＝＝2 s
所以警车发动后要经过t＝t2＋Δt＝12 s，才能追上货车.