2022年高考物理复习重点专练09 多过程问题（解析版）

学科网（北京）股份有限公司高三物理复习专题专练（力学部分）专题09多过程问题【专练目标】学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司目标：多过程问题【典例专练】1．在一次低空跳伞演练中，当直升机悬停在离地面224m高处时，伞兵离开飞机做自由落体运动。运动一段时间后，打开降落伞，展伞后伞兵以12.5m/s2学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司的加速度匀减速下降。为了伞兵的安全，要求伞兵落地速度最大不得超过5m/s。（g取10m/s2）求：(1)伞兵展伞时，离地面的高度至少为多少(2)着地时相当于从多高处自由落下？学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司(3)伞兵在空中的最短时间为多少？【答案】(1)99m；(2)1.25m；(3)8.6s【解析】(1)设伞兵展伞时，离地面的高度至少为h，此时速度为v0，则有学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司联立解得h＝99m，v0＝50m/s以5m/s的速度落地相当于从h1高处自由落下(2)设加速时间为t1，减速时间为t2，，总时间为2．体育课上，老师带领学生做一个游戏，在长为的直线跑道上距起点的距离为学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司处放一足球，学生从起点出发，捡球后，再跑到终点，看谁用的时间最短。若小乐同学加速阶段和减速阶段均看做加速度大小为的匀变速直线运动，且最大速度为，捡球时人的速度必须为0.求：（1）小乐同学由静止加速到最大速度所用的时间及通过的距离；（2）小乐同学从运动到所需要的最短时间。学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司【答案】（1），；（2）【解析】（1）由速度公式，得由公式，得学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司（2）同学在拿篮球前，先加速，再匀速，最后减速，匀速阶段得同学在拿篮球后，先加速，再匀速得所以最短时间为得3．为了最大限度地减少道路交通事故，某地开始了“集中整治酒后驾驶违法行为”专项行动。这是因为一般驾驶员酒后的反应时间比正常时慢了0.1～0.5学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司s，易发生交通事故。下图是《驾驶员守则》中的安全距离图示和部分安全距离表格。车速v/（km/h）反应距离s/m刹车距离x/m401010601522.580A40请根据该图表回答下列问题（结果保留2位有效数字）：学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司(1)请根据表格中的数据计算驾驶员的反应时间；(2)如果驾驶员的反应时间相同，请计算出表格中A的数据；(3)假设在同样的路面上，一名饮了少量酒的驾驶员驾车以72km/h速度行驶，在距离一学校门前52学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司m处发现有一队学生在斑马线上横过马路，他的反应时间比正常时慢了0.2s，会发生交通事故吗？【答案】(1)0.90s；(2)20；(3)会；理由见解析学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司【解析】(1)车速v1=40km/h=m/s由于在反应时间内汽车仍匀速行驶，根据车速v和反应距离s，可计算驾驶员的反应时间即驾驶员的反应时间为0.90s。(2)如果驾驶员的反应时间相同，由可计算出表格中A的数据即表格中数据A表示20。学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司(3)车速v=72km/h=20m/s，反应时间t=0.90s＋0.2s=1.1s驾驶员的反应距离s=vt=20×1.1m=22m设刹车距离为x，由比例法即停车距离L=s＋x=54.4m由于停车距离L>52m，故会发生交通事故。学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司4．一辆汽车从静止开始以恒定加速度开出，然后以恒定加速度做减速运动，直到停止，下表给出了不同时刻汽车的速度时刻/s1.02.03.04.05.06.07.0速度/（m/s）369121284(1)汽车在加速阶段和减速阶段的加速度分别是多少？学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司(2)汽车在加速阶段和减速阶段的时间分别是多少？【答案】(1)，；(2)，【解析】(1)汽车在加速阶段的加速度为汽车在减速阶段的加速度为学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司(2)在4-5s内汽车加速时间设为t0，则有，解得汽车加速的时间为汽车减速的时间为5．城市高层建筑越来越多，高空坠物事件时有发生。假设某公路边的高楼距地面高H=47m，往外凸起的阳台上的花盆因受扰动而掉落，掉落过程可看做自由落体运动。阳台下方有一辆长L1=8m、高h=2m的货车，以v0=9m/s的速度匀速直行，要经过阳台的正下方，花盆刚开始下落时货车车头距花盆的水平距离为L2=24m（示意图如图所示，花盆可视为质点，重力加速度g=10m/s2）学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司（1）若司机没有发现花盆掉落，货车保持速度v0匀速直行，请计算说明货车是否被花盆砸到；（2）若司机发现花盆掉落，司机的反应时间Δt=ls，采取匀加速直线运动的方式来避险，则货车至少以多大的加速度才能避免被花盆砸到。学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司【答案】（1）货车会被花盆砸到；（2）2.5m/s2【解析】(1)花盆落下到达车顶过程，位移为h=(47-2)m=45m花盆自由落体运动有解得学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司在这段时间内汽车位移为满足货车会被花盆砸到。(2)司机反应时间内货车的位移为此时车头离花盆的水平距离为d=L2-x1=15m采取加速方式，要成功避险，则加速运动的位移为x2=d+L1=23m加速度时间为t2=t-∆t=2s则有代入数据解得a=2.5m/s2即货车至少以2.5m/s2的加速度加速才能避免被花盆砸到。6．随着我国高速公路的发展，越来越多的人选择驾车出行，为避免拥堵，高速公路管理部门开发了电子不停车收费系统ETC。汽车通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示。设汽车以v1=72km/h的速度沿直线朝着收费站正常行驶，如果汽车走ETC通道，需要在到达通道口时将速度恰好均匀减为v2=4m/s，然后匀速通过总长度为d=16m的通道，接着再匀加速至速度为v1后正常行驶；如果汽车走人工收费通道，需要在到达收费站中心线处时将速度恰好均匀减为0，经过t0=20s的时间缴费成功后，再启动汽车匀加速至速度为v1学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司后正常行驶。设汽车匀加速和匀减速过程中的加速度大小均为a=1m/s2，求：(1)汽车走ETC通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移x；(2)汽车走ETC通道比走人工收费通道节约的时间。学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司【答案】(1)400m；(2)24s【解析】(1)汽车走ETC通道时，匀减速阶段的位移和匀加速阶段的位移相等，均为学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司所以整个过程中，总位移x=2x1＋d代入数据解得x=400m(2)汽车走人工收费通道，到达收费站中心线时的速度恰好为0，则刚进入通道的速度满足解得v=v2=4m/s根据对称性知，汽车离开通道时的速度也恰好为4m/s，汽车通过ETC通道的时间通过人工收费通道的时间则节约的时间。7．如图甲所示的“冰爬犁”是北方儿童在冬天的一种游戏用具。“上坐一人，双手握铁篙，向后下方用力点冰，则冰床前进如飞”。在空旷的水平冰面上，小孩从静止开始，连续三次“点冰”后达到最大速度vm（未知），之后沿直线匀减速滑行了18m后停下。某同学用v-t学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司图像描述了上述运动过程，如图乙所示。若每次“点冰”获得的加速度恒定且相等。求：（1）“冰爬犁”最大速度vm以及匀减速运动过程的加速度大小；（2）小孩“点冰”时“冰爬犁”加速度的大小。学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司【答案】（1）vm=6m/s，a1=1m/s2；（2）m/s2【解析】（1）在7~13s内，将运动倒过来看成匀加速运动，由运动学规律可得学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司代入数据解得减速过程加速度大小为a1=1m/s2最大速度vm=6m/s（2）由v-t图像可知，在0~7s内：加速总时间为t2=3s，减速总时间为t3=4s，有代入数据解得加速过程的加速度大小为m/s28．航天飞机着陆时速度很大，常用阻力伞使它减速阻力伞也叫减速伞，可有效减少飞机着陆时滑行的距离。航天飞机在平直的跑道上降落时，若不考虑空气阻力与速度的关系，其减速过程可以简化为两个匀减速直线运动。在某次降落过程中，航天飞机以水平速度v0=100m/s着陆后，立即打开阻力伞减速，以大小为a1的加速度做匀减速运动，经时间t1=15s后阻力伞脱离，航天飞机再以大小为a2的加速度做匀减速直线运动直至停止，其着陆到停止的速度一时间图线简化后如图所示。已知飞机滑行的总距离为x学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司=1450m，g=10m/s2，求：(1)阻力伞脱离以后航天飞机的加速度a2的大小。(2)使用减速伞使航天飞机的滑行距离减小了多少米？学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司【答案】(1)；(2)【解析】(1)设飞机阻力伞逃脱时速度为，由图像可知，脱离后继续运动的位移学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司解得阻力伞脱离后，由加速度定义解得(2)设没有阻力伞飞机停下来的位移为，由运动学公式解得使用阻力伞使飞机的滑行距离减小解得学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司9．A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶。时A车从B车旁边驶过，A车一直以15m/s的速度做匀速直线运动；B车由静止开始行驶，0~60s内B车的加速度随时间变化的图线如图所示。求：(1)B车在10s时的速度大小；学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司(2)B车在60s内行驶的路程；(3)A、B两车第一次相遇的时间。学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司【答案】(1)20m/s；(2)900m；(3)20s【解析】(1)B车在10s内做匀加速运动，则10s时的速度大小(2)B车在10s内的位移，10s~40s的位移学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司40s~60s内，总位移(3)由，有解得学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司