(完整版)高中物理追击和相遇问题专题(含详解)

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2020年09月09日 17:02
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直线运动中的追及和相遇问题
一、相遇和追及问题的实质
研究的两物体能否在相同的时刻到达相同的空间位置的问题。
二、 解相遇和追及问题的关键
1.画出物体运动的情景图
2.理清三大关系
(1)时间关系 :
t
A
t
B
t
0
(2)位移关系:
x
A
x
B
x
0

(3)速度关系:
AB

两者速度相等往往是物体间能否追上或(两者)距离最大、最小的临界条件,也是分析判断的切入点。
三、追及、相遇问题的分析方法:
A. 画出两个物体运动示意图,根据两个物体的运动性质,选择同一参照物,列出两个物体的位移方程;
B. 找出两个物体在运动时间上的关系
C. 找出两个物体在运动位移上的数量关系
D. 联立方程求解.
说明:追及问题中常用的临界条件:
⑴速度小者加速追速度大者,速度在接近,但距离在变大。追上前两个物体速度相等时,有最大距离;
⑵速度大者减速追赶速度小者, 速度在接近,但距离在变小。追上前在两个物体速度相等时,有最小距离.即必须在此之前追上,否则就不能追上.
四、典型例题分析:
(一).匀加速运动追匀速运动的情况(开始时
v
1
<
v
2
):
1.当v
1
<
v
2
时,两者距离变大;
2.当v
1
=
v
2
时,两者距离最大;
3.v
1
>
v
2
时,两者距离变小,相遇时满足
x
1
=
x
2
+Δx,全程只相遇(即追上)一次。
2
【例1】一小汽车从静止开始 以3ms的加速度行驶,恰有一自行车以6ms的速度从车边匀速驶过.求:
(1)小汽车从开动到追上 自行车之前经过多长时间两者相距最远?此时距离是多少? (2)小汽车什么
时候追上自行车,此时小汽车的速度是多少?



(二).匀速运动追匀加速运动的情况(开始时
v
1
>
v
2
):
1.当v
1
>
v
2
时,两者距离变小;
2.当v
1
=
v
2
时,①若满足
x
1
<
x
2
+Δx,则永远追不上,此时两者距离最近;
②若满足
x
1< br>=
x
2
+Δx,则恰能追上,全程只相遇一次;
③若满足
x
1
>
x
2
+Δx,则后者撞上前者(或超越前者),此条件下理论上全程要相遇
两次。 < br>【例2】一个步行者以6ms的最大速率跑步去追赶被红灯阻停的公共汽车,当他距离公共汽车25m2
时,绿灯亮了,汽车以1ms的加速度匀加速启动前进,问:人能否追上汽车?若能追上,则追车 过
程中人共跑了多少距离?若不能追上,人和车最近距离为多少?

第 1 页 共 8 页
v
=
v



(三).匀减速运动追匀速运动的情况(开始时
v
1
>
v
2
):
1.当v
1
>
v
2
时,两者距离变小;
2.当v
1
=
v
2< br>时,①若满足
x
1
<
x
2
+Δx,则永远追不上,此 时两者距离最近;
②若满足
x
1
=
x
2
+Δx,则恰能追上,全程只相遇一次;
③若满足
x
1
>
x
2
+Δx,则后者撞上前者(或超越前者),此条件下理论上全程要相遇
两次。
【例3】汽车正以10ms的速度在平直公路上前进,突然发现正前方有一辆自行车以4ms 的速度做
2
同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门做加速度大小为 6 ms的匀减速运动,汽车恰好不碰上
自行车。求关闭油门时汽车离自行车多远?



(四).匀速运动追匀减速运动的情况(开始时
v
1
<
v
2
):
1.当v
1
<
v
2
时,两者距离变大;
2.当v
1
=
v
2
时,两者距离最远;
3.当v
1
>
v
2时,两者距离变小,相遇时满足
x
1
=
x
2
+Δx,全程只相遇一次。
【例4】当汽车
B
在汽车
A
前方7m时,
A
正以
v
A

=4ms的速度向前 做匀速直线运动,而汽车
B
此时速
2

v
B
=10ms,并关闭油门向前做匀减速直线运动,加速度大小为
a
=2ms。此时开始计时 ,则
A
追上
B
需要的时间是多少?



针对训练:(课后作业:每天一个题。做题时,可尝试用多种解法,如:一.公式法(推荐);二.
图 象法;三.极值法;四.相对运动法)
1.
现有一辆摩托车先由静止开始以2.5ms2的加 速度做匀加速运动,后以最大行驶速度25ms匀速行
驶,追赶前方以15ms的速度同向匀速行驶的卡 车。已知摩托车开始运动时与卡车的距离为200m,
则:(1)追上卡车前二者相隔的最大距离是多少 ?(2)摩托车经过多少时间才能追上卡车?


2.
为了安全,在公路上 行驶的汽车之间应保持必要的距离。已知某高速公路的最高限速v=120kmh。
假设前方车辆突然停 止,后车司机从发现这一情况,经操纵刹车,到汽车开始减速所经历的时间(即
反应时间)t=0.50 s。刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重力的0.40倍。该高速公路上汽车间的距
离s至少应为多少 ?


3.
动车从A站以
近B站以大小为
a
1< br>0.5ms
2
的加速度匀加速度启动,当速度达到180kmh时开始做匀速行驶,接
的加速度匀减速刹车,静止时恰好正点到达B站。某次,动车在A站
匀加速启动后,当速度达到 216kmh开始匀速运动,接近B站
a
2
0.5ms
2
因故晚出 发了3min,以
以大小为
a
1
0.5ms
2
a
2
0.5ms
2
的加速度匀减速刹车,静止时也恰好正点到达B站。求A,B两站间 的距离。


第 2 页 共 8 页



4.
一辆轿车违章超车,以108 kmh的速度驶入左侧逆行道时,猛然发现正前方80 m处一辆卡车正以
72 kmh的速度迎面驶来,两车司机同时刹车,刹车加速度大小都是10 ms2 ,两司机的反应时间(即
司机发现险情到实施刹车所经历的时间)都是Δt.试问Δt是何数值,才能保 证两车不相撞?


5.
一辆巡逻车最快能在10 s内由静止加速到最大速度50 ms,并能保持这个速度匀速行驶,问该巡逻
车在平直的高速公路上由静止追上前方2000 m处正以35 ms的速度匀速行驶的汽车,至少需要多少
时间?


6.
一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以v=12ms的速度匀速行驶的货车有违章行为时,
决定前去追赶。经过t0=2s,警车发动起来,以加速度a=2ms2做匀加速运动,若警车最大速度 可达
vm=16ms,问:(1)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少? (2)警车发动起来以后至
少多长时间可以追上货车?


7.
平 直的公路上,甲车匀速行驶,速度为10ms,当它经过乙车处时,乙车从静止开始以
a
=1m s
2

加速度作匀加速运动,方向与甲车运动方向相同。求(1)乙车追上甲车前,它 们的最大距离?(2)
乙车经过多长时间追上甲车?



8.
甲车以10 ms的速度在平直的公路上匀速行驶,乙车以4 ms的速度与甲车平行同向做匀速直线运
动,甲车经过乙车旁边时开始以0.5 ms2的加速度刹车, 从甲车刹车开始计时,求:(1)乙车在追上甲
车前,两车相距的最大距离;(2)乙车追上甲车所用的 时间。


9.
一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10 ms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,并以一定的加速度做匀加速运动,但警车行驶的最大速度
是25 ms.警车发动后刚好用12 s的时间追上货车,问:(1)警车启动时的加速度多大? (2)警车
在追赶货车的过程中,两车间的最大距离是多少?


10.
甲、乙两车在一条直线上沿相同方向运动,甲在乙前
x56 m
处,甲以初速度
v
1
16 ms
、加速
22
a2 msa1 ms
v4 ms
12
2
度大小为匀减速刹车,乙以初速度、加速度大小为做匀加速运动,
求: (1)乙车追上甲车前二者间的最大距离; (2)乙车追上甲车所需时间.


1 1.
一辆汽车在平直的公路上以20ms的速度匀速行驶,其后1000m处的摩托车要在起动后3分钟 内
追上汽车,若摩托车所能达到的最大速度为30ms,则它的加速度至少为多大?


12.
A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶.当B车在A车前84m处时,B车速度为4 ms,且正以
2 ms2的加速度做匀加速运动;经过一段时间后,B车加速度突然变为零.A车一直以20 ms的速度
做匀速运动,经过12s后两车相遇.问B车加速行驶的时间是多少?

第 3 页 共 8 页



13.
汽车以3 ms2的加速度开始启动的瞬间,一辆以6 ms的速度沿同方向做匀速直线运动的自行车
恰好从汽车的 旁边通过.求:(1)汽车在追上自行车前多长时间与自行车相距最远? (2)汽车经多
长时间追上自行车?


14.
客车以v = 20 ms的速度行驶,突然发现同轨道的正前方s = 120 m处有一列货车正以v0 = 6ms
的速度同向匀速前进,于是客车紧急刹车,若客车刹车的加速度大小为a = 1ms2,做匀减速运动,问:
(1)客车是否会与货车相撞?(2)若会相撞,则在什么时刻相撞? 客车位移为多少?若不相撞,则
客车与货车的最小距离为多少?


15.
A、B两列火车在同一轨道上同向行驶,A车在前,速度vA=20ms,B车在后, 速度vB=30ms。
因大雾,能见度很低,B车在距A车750m处才发现前方A车,这时B车立即刹 车。已知B车在进
行火车刹车测试时发现,若车以30ms的速度行驶时刹车后至少要前进1800m才 能停下,问:
B车刹车的最大加速度为多大?计算说明A车若按原来速度前进,两车是否会相撞?能见 度至少达到多
少米时才能保证两辆火车不相撞?



针对训练参考答案
2
v
m
v
m
t
110s
s
1
125ms
0
200m
2a< br>a
1.
(1)由题意得摩托车匀加速运动最长时间,位移 ,
所以摩托车在达到最大速度之前没有追上卡车。

当追上卡车前二者速度相等时相距最大,设从开始经过t2时间速度相等,最大间距为Sm ,于是有< br>at
2
v

,则:
t
2

v
a
6s
1
2
s
m
(s
0
v

t
2
)at
2
245m
2
最 大间距
2
v
m
v
m
(tt
1
) s
0
v

t
(2)设从开始经t时间摩托车追上卡车,则有
2a
解得 t=32.5s

2.
在反应时间内,汽车做匀速运动,运动的距离
s1=vt ① (2分)
设刹车时汽车的加速度的大小为a,汽车的质量为m,有
kmg=ma ② (2分)
自刹车到停下,汽车运动的距离
v
2
s
2

2a
③ (2分)
所求距离
s=s1+s2=1.6×102m(或156m)

3.
从启动到速度达到v1 =180kms=50ms时用时100s,开始减速到静止B站用时也为100s。
匀速行驶时间设为t1 .由v----t图可得:
--------(1)
第二次启动到速度达v2 =216kms,用时120s,减速刹车到B站用时仍为120s,匀速行驶时间设为t2,
则:
第 4 页 共 8 页
s
AB
v
1
(2t
1
200)2



————(2)
又两次均正点到达,则
s
AB
v
2
(2t
2< br>240)2
t
1
200t
2
420
由上面3 式可解得
————-(3)
s
AB
60km
sAB表示AB间的距离

4.
设轿车行驶的速度为v1,卡车行驶的速度为v2,
则v1=108 kmh=30 ms,
v2=72 kmh=20 ms,
在反应时间Δt内两车行驶的距离分别为s1、s2,则
s1=v1Δt ①
s2=v2Δt ②
轿车、卡车刹车所通过的距离分别为s3、s4
v
1
30
2

则s3=
2a210
m=45 m ③
2
v
2
10
2

220
m=20 m ④ s4=
2a
为保证两车不相撞,
必须s1+s2+s3+s4<80 m ⑤
将①②③④代入⑤解得 Δt<0.3 s
2

5.
150s

6.
(1)当警车与货车速度相等时,两者距离最大。 由at1=v,得t1=6s 1
2
xv(t
0
t
1
)at
1
60m
2
此时
(2)警车发动到达到最大速度需要t2= vma=8s
此时货车位移x1= v(t0+ t2)=120m 警车位移
即警车还未追上货车,此时二者相距Δx’= x1- x2=56m
x
2

1
2
at
2
64m
2

t
3

还需要时间 所以警车从发动到追上货车的最短时间为t= t2+ t3=22s

7.
(1)当
V

10ms时,甲乙间距离最大
1分

x

14s
v
m
v
V

at
1
t
1
10s
X

Vt
1
100m
4分
1
2
at
1
50m
2
XX

X

50m
X


第 5 页 共 8 页



(2)
当X

X

时,乙追上甲
1分
''
1
'2
at
1分
2
t'20s
10t
'


8.
(1)当甲车速度减至等于乙车速度时两车的距离最大,设该减速过程时间为t,则v乙=v甲-at 解
得:t=12 s,
11
此时甲、乙间距离为Δx=v甲t-at2-v乙t=10×12 m-×0.5×122m-4×12 m=36 m.
22
v甲v甲
10
( 2)设甲车减速到零所需时间为t1,则有:t1==20 s. t1时间内,x甲=t1=×20 m=100 m,
a22
x甲-x乙
20
x乙=v乙t1=4×20 m=80 m.此后乙车运动时间t2== s=5 s,
4
v乙
故乙车追上甲车所需时间t=t1+t2=25 s.
9.
(1)设5.5s内货车位移为s0,则
若12 s内警车一直做匀加速直线运动,由
(1分)
得:(1分)
(2)当警
车的速度达到货车的时,两者间的距离最大,设所需时间为t2,由得:t2=4 s(1分)
两车间的最大距离为:(2分)

10.
(1)在开始阶段甲 车在前、乙车在后,且甲车速度比乙车大,两车距离一直增大,设运动时间为
t 时速度相同,设为
v

应用速度公式
v
t
v
0< br>at
,有
v
1
a
1
tv
2
 a
2
t

代入数据解得
t4 s

vv
1
a
1
t8 ms

此后 甲车减速、乙车还在加速,两车距离缩短,所以在速度相等时两车距离最大,最大距离为
2
v< br>2
v
1
2
v
2
v
2
xx x
1
x
2
56 m80 m
2a
1
2a
2

0v
0v
2
t
2
4 s
x
3
16 m
2a
1
a
1
(2)甲车停下还需时间为,运动位移为
1
2
x
4
vt
2
a
2
t
2
40 m
2
在此时间内乙车位移为
显然此时乙车还没有追上甲车,此后 甲车停止运动,设乙车追上甲车需时间为
t
1
,则有
第 6 页 共 8 页



0v
1
2
1
xv
2
t
1
a
2
t
1
2
2a
1
2

联立解得
t
1
12 s


11.


12.
设A车的速度为
v
A
,B车加速行驶时 间为
t
1
,两车在
t
时相遇.则有

S
A
=v
A
t
(1)…………………………………………………………………………2分
S
B
=v
B
t
1
+
1
2
at+(v
B
+a t
1
)(t-t
1
)
2
1
(2)…………………………………………3分
(也可分步写)
式中
t=12s< br>,
S
A
、S
B
分别为A、B两车相遇前行驶的位移




13.
14.
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