高考物理答题技巧模型03、追及、相遇模型 （原卷版）Word（8页）

模型三、追及、相遇模型 【模型解题】 一、对运动图象物理意义的理解 1.一看“轴”:先要看清两轴所代表的物理量，即图象是描述哪两个物理量之间的关系. 2.二看“线”:图象表示研究对象的变化过程和规律.在v-t 图象和x-t 图象中倾斜的直线分别表示物体的速 度和位移随时间变化的运动情况. 3.三看“斜率”: x-t 图象中斜率表示运动物体的速度大小和方向。V-t 图象中斜率表示运动物体的加速度、 大小和方向。 4.四看“面积”:即图线和坐标轴所围的面积往往代表一个物理量，但也要看两物体量的乘积有无意义.例 如v 和t 的乘积vt=x 有意义，所以v-t 图线与横轴所围“面积”表示位移，x-t 图象与横轴所围“面积"无 意义。 5.五看“截段”，截距一般表示物理过程的初始情况，例如t=0 时的位移或速度。 6.六看“特殊点”，例如交点、拐点，例如x-t 图像的交点表示两个质点相遇，v-t 图像的交点表示速 度相等。 二、追及与相遇问题 1.分析追及问题的方法技巧可概括为“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:时间关系和位移关系，通过画草图找出两物体的时间关系和位移关系是解题的突破口. 2.主要方法 (1)临界条件法:当二者速度相等时，二者相距最远(最近). (3)数学判别式法:设相遇时间为1,根据条件列方程，得到关于t 的元二次方程，用判别式进行讨论，者 s>0,即有两个解，说明可以相遇两次:若0=0,说明刚好追上或相遇;若A<0,说明追不上或不能相遇. 3.能否追上的判断方法 物体B 追赶物体A:开始时，两个物体相距知若vr=vg 时，xu+xo<xy, 则能追上;若vu=ve 时， xs+xo=xu. 则恰好不相撞:若v.=vg 时，xs+xo>xp, 则不能追上. 4.若被追赶的物体做匀减速直线运动，- -定要注意判断追上前该物体是否已经停止运动. 【模型训练】 【例1】在水平地面上M 点的正上方某一高度处，将S1球以初速度 水平向右抛出，同时在M 点右 方地面上N 点处，将S2球以初速度 斜向左上方抛出，两球恰在M、N 连线的中点正上方相遇，不计空气 阻力，若两球质量相等，从抛出到相遇过程中（ ） A．初速度大小关系为 B．小球受到的冲量相等 C．水平位移相同 D．都不是匀变速运动 变式1.1 从高 处以水平速度 平抛小球，同时从地面以初速度 竖直上抛小球，两球在空中相 遇，如图所示。下列说法中正确的是（ ） A．从抛出到相遇所用的时间为 B．从抛出到相遇所用的时间为 C．两球抛出时的水平距离为 D．两球抛出时的水平距离为 变式1.2 如图所示，A、B 两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t 在空中相遇，两球从抛出到相 遇下落的高度为h，若两球的抛出速度都变为原来的2 倍，则两球从抛出到相遇下落的高度为（ ） A． B． C． D． 【例2】a、b 两车在同一平直公路上行驶，a 做匀速直线运动，两车的位置x 随时间t 的变化如图所示。 下列说法正确的是（ ） A．b 车运动方向始终不变 B．a、b 两车相遇一次 C．到 时间内，a 车的平均速度小于b 车的平均速度 D．到 时间内，某时刻a 车的速度可能等于b 车的速度 变式2.1 甲、乙两物体在同一地点同时开始做直线运动的 图像如图所示。根据图像提供的信息可 知（ ） A．6s 末乙追上甲 B．在乙追上甲之前，甲乙相距最远为8m C．8s 末甲、乙两物体相遇，且离出发点有32m D．在0～4s 内与4～6s 内甲的平均速度相等 变式2.2 如图所示是A、B 两物体沿同一直线运动过程所对应的位移—时间（ ）图像。则（ ） A． 时A、B 两物体相遇 B． 时A 物体运动速度为零 C． 内B 物体速度逐渐减小 D． 内A、B 两物体平均速度大小相等 【例3】我国首颗超百 容量高通量地球静止轨道通信卫星中星 号卫星，于北京时间2023 年2 月23 日在西昌卫星发射中心成功发射，该卫星主要用于为固定端及车、船、机载终端提供高速宽带接入服 务。如图中星26 与椭圆轨道侦察卫星的运行周期都为 ，两星轨道相交于 两点， 连线过地心， 点为远地点。下列说法正确的是（ ） A．中星26 在 点线速度 与侦察卫星在 点线速度 相等 B．中星26 与侦察卫星可能相遇 C．相等时间内中星26 与地球的连线扫过的面积大于侦察卫星与地球的连线扫过的面积 D．相等时间内中星26 及侦察卫星与地球的连线扫过的面积相等 变式3.1 三颗人造卫星A、B、C 都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C 为地球同步卫 星，某时刻A、B 相距最近，如图所示。已知地球自转周期为T1，B 的运行周期为T2，则下列说法正确的 是（ ） A．A 加速可直接追上同一轨道上的C B．经过时间 ，A、B 第一次相距最远 C．A、C 向心加速度大小相等，且大于B 的向心加速度 D．在相同时间内，C 与地心连线扫过的面积等于B 与地心连线扫过的面积 变式3.2 如图所示，有A、B 两个行星绕同一恒星O 做匀速圆周运动，运转方向相同，A 行星的周期 为TA，B 行星的周期为TB，在某一时刻两行星第一次相遇（即两行星距离最近），则（ ） A．经过时间t =TA +TB，两行星第二次相遇 B．经过时间 ，两行星第二次相遇 C．经过时间 ，两行星第一次相距最远 D．经过时间 ，两行星第一次相距最远 【例4】如图所示，倾角=30°的光滑斜面固定在水平地面上，a 滑块从斜面项端由静止释放，同时b 滑块从斜面底端以初速度v0=5m/s 沿斜面向上滑出，两滑块在斜面中点相遇，重力加速度g=10m/s，两滑块 均可视为质点。则斜面的长度为（ ） A．1m B．2m C．5m D．10m 变式4.1 如图，倾斜角度 的固定轨道与下方水平地面平滑连接，它们的表面材质和工艺完全相 同，轨道顶端高度为H=9m，有两个完全相同的小滑块A 和B 分别处于倾斜轨道顶部与底部。某时刻突然 给滑块B 一沿轨道向上的初速度使其上滑，并同时由静止释放滑块A，当B 的速度减为0 时恰好与A 相遇。 已知滑块与斜面之间的动摩擦因数为 ，sin37°=0.6，重力加速度g 取 。 （1）求B 刚上滑时的加速度大小 ； （2）求B 初速度大小v； （3）若B 的初速度大小 ，其他条件不变，求从A 由静止释放到A、B 相遇经历的时间t。 变式4.2 如图，水平传送带以恒定速率 向右运动。长度为 。传送带右端平滑连接足够长、 倾角为 的斜面。现将滑块A（看成质点）无初速度地放在传送带的左端，已知滑块A 与传送带和斜 面的动摩擦因数均为 ，重力加速度g 取 ，求： (1)滑块A 在传送带上运动的时间和在斜面上运动的最大距离； (2)当滑块A 返回到斜面底端时，在传送带左端无初速放上另一个相同的滑块B，试通过计算判断滑块 A 第二次滑上斜面之前两滑块能否相遇。 【例5】如图所示，光滑的水平地面与倾角为 的足够长的光滑斜坡平滑相连，某时刻A 球在斜坡 底C 位置，B 球在A 球左边相距 的地方，A 球以 的初速度滑上斜坡，B 球以 的速度向右匀速运动。两小球经过C 点时速度大小不变，已知A、B 两球沿斜坡上滑和下滑时加速度不变， 两球加速度大小均为 ，方向均沿斜坡向下，求： （1）A 沿斜坡滑上的最大位移？ （2）A 返回C 点时，B 与A 相距多远？ （3）A 返回C 点后经过多长时间两物块相遇？ 变式5.1 贵州“村超”爆红全网，足球比赛精彩纷呈。在某场比赛中，甚至出现了“巴西”式直塞传 球破门的精彩镜头。这一过程可简化成：如图1 所示，甲球员在中场A 处，发现己方乙球员在B 处且无人 防守，于是甲将足球以12m/s 的初速度在水平地面上沿A、B 连线传出，在传出球的同时，乙从B 处由静 止开始沿A、B 连线向远离A 的方向运动，从此刻开始计时，足球和乙球员运动过程的 图像如图2 所 示。在 时，乙与足球同时到达球门前方C 处，乙飞脚射门成功。已知A、B、C 三点连线与球门线垂 直，C 点到球门线的距离为7m。求： （1）A 处到球门线的距离； （2）A、B 间的距离： （3）甲传球后，乙球员与足球在运动过程中有几次相遇，且在何时相遇。 变式5.2 在距离水平地面H 处有甲、乙两个小球，某人先静止释放甲小球，过了时间t 后静止释放乙 小球（甲，乙不会相撞），假设小球在与水平地面碰撞后，速度大小不变，方向反向。规定竖直向上为正 方向，且不计空气阻力，重力加速度为g。求： （1）两小球到达地面前一瞬间的速度大小； （2）若甲、乙两小球第一次相遇在 处，且此时甲仅落地一次，乙尚未落地，求t； （3）在（2）的前提下，求出两小球相遇时各自的速度（用H 和g 表示）。 【例6】甲、乙两车在同一水平路面上做直线运动，某时刻乙车在前、甲车在后，相距 ，从此 刻开始计时，乙车做匀减速直线运动直至停止，乙车第1s 内的位移为11.5m，停止运动前最后1s 内的位移 为0.5m，甲车运动的 图像如图所示（0～6s 是开口向下的抛物线的一部分， 是直线，两部分平 滑相连），求： （1）甲车在开始计时时刻的速度 和加速度大小 ； （2）乙车在开始计时时刻的速度 和加速度大小 ； （3）以后的运动过程中，两车何时相遇？ 变式6.1 甲、乙两可视为质点的玩具车在同一平直路面上，乙车在甲车前方s=17.5m，从t=0 时刻两车 同时出发向前运动，两车运动路程x 随时间t 的变化图像如图所示，甲是过原点的直线，乙是以y 轴为对称 轴的抛物线.两车搭载有蓝牙装置，在间距达到某一范围内蓝牙才接通，发现在3s 末开始蓝牙接通，求： （1）乙做匀加速直线运动的加速度大小； （2）甲、乙相遇前两车相距最近的距离； （3）蓝牙接通持续的时间。 变式6.2 甲、乙两车从相距 的两地相向运动，它们的 图象如图所示，忽略车掉头所需时间。 （1）求 时甲、乙两车各自的位移大小； （2）通过计算说明两车是否相遇。如能相遇，则计算相遇点的位置；如不能相遇，则计算两车间的 最小距离。 【例7】公路上因大雾导致车辆追尾的事故时有发生。一辆小汽车以30m/s 的速度在公路上行驶，司 机突然发现前方同一车道上70m 处有一辆重型大货车正以10m/s 同向行驶，为防止发生意外，司机立即采 取制动措施。 （1）若小汽车从30m/s 紧急制动，可以滑行 ，求小汽车制动时的加速度大小为多少？ （2）若满足（1）条件下，小汽车发现大货车后立即采取紧急制动，并从此时开始计时，则两车何时 相距最近？最近距离是多少米？ （3）实际情况是小车司机发现货车到采取制动措施有一定的反应时间。则要想避免发生追尾，允许 小汽车司机的反应时间最长为多少？ 变式7.1 在平直的公路上，一辆小汽车前方24m 处有一辆大客车正以10m/s 的速度匀速前进，这时小 汽车从静止出发以 的加速度向前追赶。 （1）小轿车何时追上大客车？ （2）追上前小汽车与大客车之间的最远距离是多少？ （3）若小轿车在大货车前方20m 处，大货车以10m/s 的速度匀速前进，小轿车从静止开始至少以多 大的加速度运动，才能不被大货车追上？ 变式7.2 在城市公交站附近，经常看到有乘客追赶公交车。一高中学生在距正前方公交车车头 处以 的速率匀速追赶公交车，同时公交车刚好由静止启动以大小为 的加速度 做匀加速直线运动。 （1）该学生能否追至公交车车头处？若能，需要多长时间？若不能，和公交车车头的最短距离为多 少？