1.6匀变速直线运动中的STSE问题-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024高考物理一轮复习100考点100讲 第一章 直线运动 第1.6讲 匀变速直线运动中的STSE问题 【考点知识精讲】 STSE是科学(Science)，技术(Technology)，社会(Society)，环境(Environment)的英文缩写，是对STS的延伸，因为由于在发展科技、生产的同时，保护人类赖以生存的环境已成为当今的社会可持续发展的重大课题。运动学是高中物理最重要、最基础的内容，是和生活、体育、交通结合紧密的知识点，也是高考命题的重点和热点。 【方法归纳】 解决STSE问题的方法 在解决生活和生产中的实际问题时： (1)根据所描述的情景物理过程物理模型 (2)分析各阶段的物理量 (3)选取合适的匀变速直线运动规律求解． 【典例分析】 题型1 结合汽车通过ETC通道的情景，考查直线运动中的临界问题 【典例1】 [2021·广州一模]高速公路的ETC电子收费系统如图所示，ETC通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离．某汽车以21.6 km/h的速度匀速进入识别区，ETC天线用了0.3 s的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆．已知司机的反应时间为0.7 s，刹车的加速度大小为5 m/s2，则该ETC通道的长度约为(　　) A．4.2 m　　　B．6.0 m　　　C．7.8 m　　　D．9.6 m 【名师解析】：本题考查直线运动中的临界问题．汽车的速度21.6 km/h＝6 m/s，汽车在前0.3 s＋0.7 s内做匀速直线运动，位移为x1＝v0(t1＋t2)＝6×(0.3＋0.7) m＝6 m，随后汽车做匀减速运动，位移为x2＝＝ m＝3.6 m，所以该ETC通道的长度为L＝x1＋x2＝6 m＋3.6 m＝9.6 m，故A、B、C错误，D正确． 答案：D 题型2 以“酒驾”为背景考查匀变速直线运动规律 【典例2】 (多选)酒后驾驶会导致许多安全隐患，这是因为驾驶员的反应时间变长．反应时间是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间．下表中“思考距离”是指驾驶员发现情况到采取制动的时间内汽车的行驶距离，“制动距离”是指驾驶员发现情况到汽车停止行驶的距离．(假设汽车制动加速度都相同) 速度(m/s) 思考距离(m) 制动距离(m) 正常 酒后 正常 酒后 15 7.5 15.0 22.5 30.0 20 10.0 20.0 36.7 46.7 25 12.5 25.0 54.2 66.7 分析上表可知，下列说法正确的是(　　) A．驾驶员正常情况下反应时间为0.5 s B．驾驶员酒后反应时间比正常情况慢0.5 s C．驾驶员采取制动措施后汽车加速度大小为3.75 m/s2 D．当车速为25 m/s时，发现前方60 m处有险情，酒驾者不能安全停止 【名师解析】反应时间＝思考距离÷车速，因此正常情况下反应时间为0.5 s，酒后反应时间为1 s，故A、B正确；设汽车从开始制动到停车的位移为x，则x＝x制动－x思考，根据匀变速直线运动公式v2＝2ax，解得a＝7.5 m/s2，C错误；根据表格知，车速为25 m/s时，酒后制动距离为66.7 m>60 m，故不能安全停车，D正确． 答案：ABD 题型3 以体育运动为背景考查多过程运动问题 【典例3】 如图所示，甲、乙两个同学在直跑道上练习4×100 m 接力，他们在奔跑时有相同的最大速度．乙从静止开始全力奔跑需跑出25 m才能达到最大速度，这一过程可看成匀变速直线运动．现在甲持棒以最大速度向乙奔来，乙在接力区伺机全力奔出．若要求乙接棒时奔跑达到最大速度的80%，则： (1)乙在接力区需跑出多少距离？ (2)乙应在距离甲多远时起跑？ 【名师解析】本题涉及两个研究对象，其中甲运动员做匀速直线运动，乙运动员做初速度为零的匀加速直线运动，关联的地方是：①从开始运动至完成交接棒过程，他们的运动时间相等；②在这段时间内，甲的位移等于乙的位移与乙起跑时甲、乙之间距离的和．设甲、乙的最大速度为v，从乙起跑到接棒的过程中，甲、乙运动时间为t. (1)乙起跑后做初速度为零的匀加速直线运动，设其加速度为a，v2＝2ax. 乙接棒时奔跑达到最大速度的80%，得v1＝v×80%， ＝2ax乙，x乙＝＝16 m. 乙在接力区需跑出的距离为16 m. (2)乙的运动为匀加速直线运动，乙从起跑到接棒的时间为t，t＝＝，x乙＝t；甲做匀速直线运动，其在乙从起跑到接棒的时间t内的位移为x甲＝vt＝40 m； 乙起跑时距离甲的距离为Δx＝x甲－x乙＝24 m. 答案：(1)16 m　(2)24 m 题型4. 交通安全 【典例4】　为了安全，学校校门前马路一般有限速标志．如图所