(微课堂)初中科学保送生训练营之速度追击问题

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初中科学保送生训练营讲义
力学篇之速度追击问题
4.如图所示,小船从码头(A)出发渡河,船头始终垂直河岸。若河宽为d,v船恒定不变,河水的流速与到河岸的垂直距离x成正比,即水速u=kx(x≤d/2,k为常量)。渡河过程中小船沿岸向下游移动了距离s并最终到达对岸码头B,则(????)
5.甲、乙两辆汽车分别在A、B车站之间沿直线匀速往返行驶,且汽车每到一车站立即掉头,不计车的掉头时间。某时刻,甲、乙两辆汽车恰好同时分别从A、B两车站出发,两车第一次到达同一地点时距离A车站100千米,第二次到达同一地点时距离B车站30千米,则A、B两车站的距离可能为(小数点后保留一位)( )
A.120.0千米 B.270.0千米 C.310.7千米 D.408.3千米
6.在宽度为d的河中,水速为v1,船速为v2,船过河的最短路程为s,则下列关系中正
确的是( )
7.四个麦椿象(一种害虫)分别位于边长位的正方形的四个顶点上。它们以同样大小的速度 同时开始爬行。第一只虫朝第二只虫爬去,第二只虫朝第三只虫爬去,第三只虫朝第四只虫爬去,第四只虫朝第一只虫爬去。问这四只虫会相遇吗?( )
A.会相遇,并能确定相遇点位置 B.会相遇,不能确定相遇点位置
C.不会相遇 D.条件不足,不能判断
一.选择题(共12小题)
1.地球距离月球约3×108米,人类发射的月球探测器能够在自动导航系统的控制下在月球上行走,且每隔5秒向地球发射一次信号.某时刻,地面控制中心数据显示探测器前方相距32米处存在障碍物,经过5秒,控制中心数据显示探测器距离障碍物22米;再经进5秒,控制中心得到探测器上刹车装置出现故障的信息.为避免探测器撞击障碍物,科学家决定对探测器进行人工刹车遥控操作,科学家输入命令需要3秒.已知电磁波传播速度为3×108米/秒,则探测器收到地面刹车指令时,探测器(  )
 
A.
已经撞到障碍物
B.
距离障碍物2米
C.
距离障碍物4米
D.
距离障碍物6米
2.小明乘坐索道到山上游玩,每隔1分钟能遇见6部缆车,已知索道单程距离为2160米,缆车的速度保持1.2米/秒,则整个索道上的缆车总数为(  )
 
A.
150部
B.
180部
C.
210部
D.
240部
3.某商场的自动扶梯在0.5min内,可以把站在扶梯上的顾客送到二楼.如果扶梯不动,人走上去需要1.5min,那么人沿着开动的自动扶梯走上去,需要的时间(  )
 
A.
2min
B.
1min
C.
min
D.
0.5min
4.如图所示,传送带的速度恒为0.1米/秒,转轮A和B的大小不计,AB=1.2米(即传送带的总长度为2.4米).某偷油老鼠跳到A点,并以相对传送带0.3米/秒的速度向B点爬去,到达B点后立即回头仍以相对传送带0.3米/秒的速度返回A点.回到A点后,该老鼠将再次向B点爬去,到达B点后再次返回…如此反复下去,且老鼠相对传送带的速度始终为0.3米/秒.老鼠在A、B两端点速度转向所需的时间不计,从该老鼠由A点出发时开始记时,经过多长时间,传送带上将都会被老鼠身上的油渍污染?(  )
 
A.
、16秒
B.
、17秒
C.
、18秒
D.
、19秒
5.如图所示,甲、乙两人同时从A地出发,其中,甲沿直线AB匀速运动,乙沿直线AC匀速运动,甲运动的速度是乙的两倍,经过3分钟,甲到达B地后,保持速度大小不变,马上沿直线向C地运动,恰好在C地与乙相遇,则乙从A地运动到C地的时间可能为(  )
 
A.
4分钟
B.
8分钟
C.
12分钟
D.
16分钟
6.某高校每天早上都派小汽车准时接刘教授上班.一次,刘教授为了早一点赶到学校,比平时提前半小时出发步行去学校,走了27分钟时遇到来接他的小汽车,他上车后小汽车立即掉头前进.设刘教授步行速度恒定为v,小汽车来回速度大小恒定为u,刘教授上车以及小汽车掉头时间不计,则可判断(  )
 
A.
刘教授将会提前3分钟到校,且v:u=1:10
 
B.
刘教授将会提前6分钟到校,且v:u=1:10
 
C.
刘教授将会提前3分钟到校,且v:u=1:9
 
D.
刘教授将会提前6分钟到校,且v:u=1:9
7.如图所示,甲、乙两人从水速恒定的河岸a、b处同时下水游泳,a处在b处的下游位置,甲游得比乙快,要在河中尽快相遇,甲、乙两人游泳方向应为(  )
A. 都沿ab方向
B. 都沿ab偏向下游方向
C. 都沿ab偏向上游方向,甲的偏角更大
D. 都沿ab偏向上游方向,乙的偏角更大 
8.“蜻蜓点水”是常见的自然现象,蜻蜓点水后在平静的水面上会出现波纹.某同学在研究蜻蜓运动的过程中获得了一张蜻蜓点水的俯视照片,照片反映了蜻蜓连续三次点水后某瞬间的水面波纹.如果蜻蜒飞行的速度恰好与水波的传播速度相等,不考虑蜻蜓每次点水所用的时间,在下列四幅图中,与照片相吻合的是(  )
 
A.
B.
C.
D.
 
9.甲和乙是一条直线河流上的两个码头,甲在上游,乙在下游.今有一只在静水中航速为V的轮船从甲码头开往乙码头,到达乙码头后,立即返回甲码头,一个来回经过时间为t,若甲、乙间距离为S,则有(  )
 
A.
t>
B.
t=
 
C.
t<
D.
以上三种都有可能
10.目前航天飞船的飞行轨道都是近地轨道,一般在地面上方300km左右的轨道上绕地飞行,环绕地球飞行一周的时间约为90min左右.若飞船在赤道上空飞行,则飞船里的航天员在24h内可以看到的日落次数最接近(  )
 
A.
2次
B.
4次
C.
8次
D.
16次
11.某人上午8:00从起点出发,途经三个不同的路段,先是上坡路,然后是较平直的路,最后是一段下坡路,三路段的长度均相同,在三个路段上的平均行驶速度之比为1:2:3,此人中午12:00正好到达终点.则上午10:00时他行进在(  )
 
A.
上坡路段
B.
平直路段
C.
下坡路段
D.
无法判断
12.物理学中将物体在单位时间内速度的增加量定义为加速度.依据该定义,若某物体在t时间内速度从V1增加到V2,则加速度为.现有一小球从静止开始以3m/s2的加速度加速运动2s,则2s末小球的速度为(  )
 
A.
0
B.
2m/s
C.
3m/s
D.
6m/s
二.填空题(共2小题)
13.夜里,在海洋的同一条航线上,甲、乙两船分别以5米/秒和10米/秒的速度相向而行.当两船相隔一定距离时,两船上的驾驶员同时拉响了汽笛,驾驶员在听到对方的汽笛声后立刻开亮自己船上的探照灯.若两船驾驶员探照灯打开的时间正好相隔0.2秒,则表明拉响汽笛时两船之间相距 _________ 米,甲船亮灯时距离乙船 _________ 米;乙船亮灯时距离甲船 _________ 米.(已知空气中声音的传播速度为340米/秒)
14.如图是高速摄影机拍摄的子弹穿过柿子的照片.子弹的平均速度是900m/s,请你估计一个柿子的尺度是 _________ cm,子弹穿过柿子的时间是 _________ s.
 
三.解答题(共2小题)
速度
(千米/时)
反应距离
(米)
制动距离
(米)
停车距离
(米)
20
4
2
6
40
8
8
16
80
16
32
48
100
20
50
70
15.汽车在行驶过程中如果遇到危急情况,司机常要紧急刹车.从发现情况到汽车停止的距离叫做停车距离,停车距离等于反应距离加上制动距离.(注:反应距离是指司机发现情况到踩下刹车这段时间内汽车们行驶距离;制动距离是指踩下刹车后汽车在路面上滑行的距离).下表是司机驾驶小汽车时,在水平、干燥的沥青路面上以不同速度行驶时的统计数据.(1)请利用表中数据,在如图所示的坐标图中用平滑曲线绘出制动距离随速度变化的曲线.
(2)一起发生在限速50千米/时路段的交通事故中.交警测得肇事车后留下的刹车痕迹(制动距寓)长为25米.请你根据上面图象判断司机是否超速? _________ .(注:该车的制动性能与上表数据一致)
(3)反应距离取决于反应时间和行驶速度.下列行为不会使司机反应时间变长的是___ .
A.疲劳驾驶; B.酒后驾驶
C.打手机; D.超速驾驶
(4)轮胎长期能用后会变光滑,则在相同情况下,制动距离会变 _________ .
(5)在高速公路上用超声测速仪测量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号.根据发出和接收到的信号间的时间差,测出被测物体的速度,图B中P1、P2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号,设测速仪匀速扫描,P1、P2之间的时间间隔△t=1.0s,超声波在空气中传播的速度v=340m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图中可知,汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是 _________ m,汽车的速度是 _________ m/s.
 
16.一位电脑动画爱好者设计了一个“猫捉老鼠”的动画游戏.如图所示,在一个边长为a的大立方体木箱的一个顶角G上,老鼠从猫的爪间跳出,选择一条最短的路线,沿着木箱的棱边奔向洞口,洞口处在方木箱的另一顶角A处.若老鼠在奔跑中保持速度大小v不变,并不重复走过任一条棱边及不再回到G点.聪明的猫也选择了一条最短的路线奔向洞口(设猫和老鼠同时从G点出发),则猫奔跑的速度为多大时,猫恰好在洞口再次捉住老鼠?
参考答案

2.
分析:
(1)求出上山时,小明与迎面而来的缆车的相对速度,然后求出小明上山所用的时间;
(2)根据上山时间,每分钟看到的缆车数,求出单程的缆车数目,最后求出缆车总数.
解答:
解:(1)小明相对于迎面而来的缆车速度v小明=2v缆车=2×1.2m/s=2.4m/s,
索道单程距离s=2160m,小明上山所需时间t===900s=15min;
(2)小明上山时,看到的单程缆车数为6部/min×15min=90部;
索道有上山索道与下山索道,整个索道是双程的,整个索道上的缆车总数为90部×2=180部.
故选B.
3.
分析:
自动扶梯是在上升的,而人沿运动的扶梯走上去,人相对于地面的速度就是扶梯速度加上人行走的速度.
解答:
解:设扶梯长为s,则扶梯的速度v1=,人的速度v2=,
∴由 得:
t====22.5s=min.
故选C.
4.
分析:
(1)从A到B,求出老鼠相对A、B两点的速度,利用速度公式求到达B点所用的时间t1;老鼠开始回A,从B到A,求出老鼠相对A、B两点的速度,利用速度公式求第一次回到A时用时;
(2)老鼠又去B,第二次到达B时经过的都是被污染的部分,用时t3,老鼠开始回A,进而求出总用时.
解答:
解:
(1)从A到B,老鼠相对A、B两点的速度为:V1=(0.3+0.1)m/s=0.4m/s;
到达B点所用的时间t1==3s,这时被污染是B点左侧0.9m的部分;
老鼠开始回A,从B到A,老鼠相对A、B两点的速度为:V2=(0.3﹣0.1)m/s=0.2m/s;
第一次回到A时用时t2==6s;这时被污染的是上方的AB段及下方B点左侧0.6m的部分;
(2)老鼠又去B了,第二次到达B时经过的都是被污染的部分,用时t3=3s,被污染的变成上下都是B点左侧0.9m处;
老鼠开始回A,距最后需污染的传送带上哪一点1.5m 相对于带的速度为0.3 m/s.
故又经过t4==5s;
总用时:t=t1+t2+t3+t4=3s+6s+3s+5s=17s.
故选B.
点评:
本题考查了学生对速度公式的掌握和运用,求出老鼠由A到B和由B到A的相对于传送带的速度是本题的关键.
5.
分析:
甲从A地到B,再从B地到C地,和乙从A地到C地的时间是相同的.知道速度和时间,分别求出AB、AC、BC的路程,根据在三角形中两边之和大于第三边,两边之差小于第三边,进行排除.
解答:
解:设乙的运动速度为V,甲的运动速度为2V,甲从A地运动到B地,运动距离为:AB=2V×3min,
A、如果乙从A地运动到C地的时间为4min,AC=V×4min,甲从B地运动C地,运动距离为:BC=2V×(4min﹣3min)=
2V×1min,AB=AC+BC,AB、AC、BC不能构成三角形.不符合题意.
B、如果乙从A地运动到C地的时间为8min,AC=V×8min,甲从B地运动C地,运动距离为:BC=2V×(8min﹣3min)=
2V×5min,△ABC任意两边之和大于第三边,任意两边之差小于第三边,AB、AC、BC能构成三角形.符合题意.
C、如果乙从A地运动到C地的时间为12min,AC=V×12min,甲从B地运动C地,运动距离为:BC=2V×(12min﹣3min)=
2V×9min,BC=AC+AB,AB、AC、BC不能构成三角形.不符合题意.
D、如果乙从A地运动到C地的时间为16min,AC=V×16min,甲从B地运动C地,运动距离为:BC=2V×(16min﹣3min)=
2V×13min,BC>AC+AB,AB、AC、BC不能构成三角形.不符合题意.
故选B.
点评:
本题运用数学知识比较多,根据速度公式求出三角形三边长度,根据是否符合任意两边之和大于第三边,任意两边之差小于第三边,进行排除.体现了物理和数学学科之间的密切关系.
6.
分析:
由题知,小车是准时的,小车从遇到刘教授的地方到达刘教授平时上车的地方需要3min,刘教授走了27min,据此求出u和v的大小关系;
提前的时间就是小车从遇到刘教授的地方到达刘教授平时上车的地方来回用的时间.
解答:
解:因为小车是准时的,刘教授提前30min走,现在已经过了27min,如果刘教授等着不走,那么小车现在从遇到刘教授的地方到达刘教授平时上车的地方需要3min,则:刘教授步行的路程为:s=27min×v,
小车行驶这段路程的车速:u===9v,所以v:u=1:9;
提前的时间就是小车少走了3min路程的往返时间,即6min.
故选D.
7.
分析:
由题知,甲逆水的同时向上游动,乙顺流的同时也要向上游动,这样做才能使两人走的距离最近,据此分析回答.
解答:
解:
如图,甲逆水的同时向上游动,乙顺流的同时也要向上游动,这样做才能使两人走的距离最近(a、b之间的距离),所以都沿ab偏向上游方向,并且甲的偏角(与河岸的夹角)要小一些,而乙的偏角(与河岸的夹角)要大一些.
故选D.
点评:
本题需要结合实际认真思考,得出甲乙游水类似在地面上行走是本题的关键.
8.
分析:
由于蜻蜓和水波的速度相同,那么蜻蜓每一次点水的时候都会在上一个水波的边线上.
解答:
解:因为蜻蜓飞行的速度和水波的速度相同,那么蜻蜓的每一次点水的时候都会是在上一个水波的边线上,而第二个水波和第一个水波都在以相同的速度运动,所以每个圆都应该是内切的.
故选A.
9.
分析:
轮船在顺水航行时的速度为船速加上水速,逆水航行时的速度为船速减去水速,然后根据公式v=分析轮船一个来回所用的时间即可.
解答:
解:设水的流速为a,
则从甲到乙顺水航行时,用时t1=
从乙到甲逆水航行时,用时t2=
所以t=t1+t2==
因为<V
所以>
即t>.故选A
10.
分析:
在飞船绕地球转动时,每当飞船转动一周则飞船一定会看到一次太阳落山,则可知宇航员在24h内看到的日落的次数.
解答:
解:24小时内看见日落的次数n==16次.故选:D.
11.、分析:
已知三个路段长度相同,已知平均速度之比,根据公式S=Vt可求所用时间之比,进一步求出每一段所用的时间,从而判断出上午10:00时他行进的路段.
解答:
解:通过的路程相等:S=V1t1=V2t2=V3t3;又因为V1:V2:V3=1:2:3;所以时间之比为6:3:2;
全程所需时间为t=12:00﹣8:00=4h;
所以在上坡路上行驶的时间为t1==≈2h;
则上午10:00时他行进在上坡路上.故选A.
12.
分析:
加速度是物体速度的变化量与对应时间的比值.根据加速度的公式,可以得出末速度的计算式.
解答:
解:由a=得:vt=v0+at,
因为小球的初速度是零,所以vt=at=3m/s2×2s=6m/s.
故选 D.
点评:
本题考查的是匀变速运动﹣加速度公式的应用,根据公式求解即可.
二.填空题(共2小题)
13.
分析:
(1)甲、乙两船分别以5米/秒和10米/秒的速度相向而行,知道声速,可求两船发出的汽笛声的传播速度;设两船的距离为s,根据两船驾驶员探照灯打开的时间正好相隔0.2秒,利用速度公式列出方程求解;
(2)求出了两船的距离,利用速度公式可求乙船发出汽笛声的传到甲船的时间,又知道两船的速度,可求这段时间内船走的路程,从而求出此时两船之间的距离;
(3)求出了两船的距离,利用速度公式可求甲船发出汽笛声的传到乙船的时间,又知道两船的速度,可求这段时间内船走的路程,从而求出此时两船之间的距离.
解答:
解:(1)甲船发出汽笛声的传播速度:
v甲=340m/s+5m/s=345m/s,
乙船发出汽笛声的传播速度:
v乙=340m/s+10m/s=350m/s,
设两船的距离为s,由题知,﹣=0.2s,
即:﹣=0.2s,
解得:
s=4830m;
(2)乙船发出汽笛声的传到甲船的时间:
t乙===13.8s,
这段时间内两船走的路程:
△s=(v甲船+v乙船)t乙=(5m/s+10m/s)×13.8s=207m,
此时两船之间的距离:
s′=s﹣△s=4830m﹣207m=4623m;
(3)甲船发出汽笛声的传到乙船的时间:
t甲===14s,
这段时间内两船走的路程:
△s′=(v甲船+v乙船)t甲=(5m/s+10m/s)×14s=210m,
此时两船之间的距离:
s′=s﹣△s=4830m﹣210m=4620m.
故答案为:4830;4623;4620.
点评:
本题考查了学生对速度公式的掌握和运用,知道船发出的汽笛声的传播速度等于船的速度加上声音在空气中的传播速度是本题的关键.
14.
分析:
根据生活常识估计柿子的宽度,然后由速度公式的变形公式求出子弹穿过柿子的时间.
解答:
解:柿子的直径约为9cm=0.09m,
∵v=,∴子弹穿过柿子的时间
t===1×10﹣4s;故答案为:9;1×10﹣4.
三.解答题(共2小题)
15.
分析:
(1)横轴表示速度,纵轴表示制动距离,将表中数据一一对应,利用描点法绘制出图象;
(2)找出图象上制动距离为25m对应的速度,与50km/h进行比较,来判断是否超速;
(3)超速指车辆行驶的速度超过规定的数值,只会增加反应距离的大小,不会影响到反应时间;
(4)轮胎表面变光滑,与地面之间的摩擦力就比较小,汽车停下来需要的距离就会大些;
(5)解该题的关键是将图(B)中测速仪的信息进行转化,由图(B)知发出和接收到信号间的时间差在减小,说明小车向左运动,由题意,信号P1、P2之间30格为时间间隔1s,每1小格表示S.
解答:
解:(1)将速度和制动距离分别对应横纵坐标,在图上描出各点,连接起来,如下图;
(2)在图上找到制动距离25m对应的速度大约是70km/h,大于50km/h,因此该司机超速;
(3)疲劳驾驶、酒后驾驶、打手机都会使司机反映迟钝或者注意力不集中,增加反应时间;超速行驶会增加反应距离,与反应时间没有关系;
(4)轮胎长期能用后会变光滑,与地面摩擦力减小,则在相同情况下,会导致制动距离变长;
(5)从图B可以看出,①发出超声波信号P1到接受到反射信号n1的时间为t1=12×s=0.4s,
此时汽车行驶的距离S1=Vt1=×340m/s×0.4s=68m;
②发出超声波信号P2到接受到反射信号n2的时间为t2=9×s=0.3s,
此时汽车行驶的距离S2=Vt2=×340m/s×0.3s=51m;
③所以汽车接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离为△S=S1﹣S2=68m﹣51m=17m.
④汽车运行17m的时间为汽车接收到P1、P2两个信号的时刻应分别对应于图中P1n1的中点和P2n2的中点,其间有28.5小格,即汽车接收到Pp1、P2两个信号的时间间隔为n1与n2两个信号之间的间隔,即t=28.5×s=0.95s;
∴汽车的行驶速度V===17.9m/s.
故答案为:(1)如图所示;(2)是;(3)D;(4)长;(5)17、17.9m.
16.
分析:
这是一个立体的追击问题,如果用求极值的方法是很繁琐的,但如果转换一下物理情境把大立方体展开铺平如图所示,就会发现GA连线就是猫追老鼠的最短践线,这样问题就变得非常简单了.
解答:
解:经过分析可知,老鼠从顶角G点出发,走过的最短路程x=3a (三条棱),猫走的最短路程如图所示:
由题意可知:由于猫与老鼠同时抵达洞口A,即:,
代入数据得:=
所以猫的速度.
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