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解:
(1)由$v=\frac{s}{t}$可得,这条引火线完全燃烧引爆炸药需要的时间
$t_1=\frac{s_1}{v_1}=\frac{96\ \mathrm{cm}}{0.8\ \mathrm{cm/s}}=120\ \mathrm{s}.$
(2)方法一:人跑到安全区需用的时间
$t_2=\frac{s_2}{v_2}=\frac{500\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{m/s}}=100\ \mathrm{s},$
由$t_2<t_1$可知,人能跑到安全区。
方法二:人在$t_1$时间内通过的路程
$s_2=v_2t_1=5\ \mathrm{m/s}×120\ \mathrm{s}=600\ \mathrm{m}>500\ \mathrm{m},$
所以,人能跑到安全区。
方法三:人跑到安全区所需的时间
$t_2=\frac{s_2}{v_2}=\frac{500\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{m/s}}=100\ \mathrm{s},$
经过100 s引火线燃烧的长度
$L=v_1t_2=0.8\ \mathrm{cm/s}×100\ \mathrm{s}=80\ \mathrm{cm}<96\ \mathrm{cm},$
所以,人能跑到安全区。
解:方法一:由$v=\frac{s}{t}$可知,喜羊羊跑到羊村的时间
$t_1=\frac{s_1}{v_1}=\frac{300\ \mathrm{m}}{12.5\ \mathrm{m/s}}=24\ \mathrm{s}.$
灰太狼跑到羊村的时间$t_2=\frac{s_2}{v_2}=\frac{300\ \mathrm{m}+100\ \mathrm{m}}{16\ \mathrm{m/s}}=25\ \mathrm{s}.$
由于$t_1<t_2,$所以喜羊羊能安全跑到羊村。
方法二:由$v=\frac{s}{t}$可知,喜羊羊跑到羊村的时间
$t_1=\frac{s_1}{v_1}=\frac{300\ \mathrm{m}}{12.5\ \mathrm{m/s}}=24\ \mathrm{s}.$
当喜羊羊跑到羊村时,灰太狼通过的路程
$s_2=v_2t_1=16\ \mathrm{m/s}×24\ \mathrm{s}=384\ \mathrm{m},$
由于灰太狼通过的路程小于灰太狼到羊村的距离,所以喜羊羊能安全跑进羊村。
B
【分析】
第(1)问需计算引火线完全燃烧的时间,根据速度公式$v=\frac{s}{t}$,变形可得$t=\frac{s}{v}$,已知引火线的长度和燃烧速度,直接代入公式即可求出燃烧时间。第(2)问判断人能否跑到安全区,可通过比较人跑到安全区的时间与引火线燃烧的时间:若人跑到安全区的时间小于引火线燃烧时间,则人能在爆炸前到达安全区,反之则不能。
【解析】
(1) 根据速度公式$v=\frac{s}{t}$,可得引火线完全燃烧的时间:
$t_1=\frac{s_1}{v_1}=\frac{96\ \mathrm{cm}}{0.8\ \mathrm{cm/s}}=120\ \mathrm{s}$
(2) 人跑到安全区所需的时间:
$t_2=\frac{s_2}{v_2}=\frac{500\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{m/s}}=100\ \mathrm{s}$
因为$t_2=100\ \mathrm{s} < t_1=120\ \mathrm{s}$,所以人能在爆炸前跑到离爆炸点500 m远的安全区。
【答案】
(1) 120 s;(2) 人能在爆炸前跑到安全区。
【知识点】
速度公式的应用,路程、时间与速度的关系
【点评】
本题是运动学的基础应用题,考查速度公式的灵活运用,解题时需注意公式的正确变形,通过比较时间的方法判断人是否能安全撤离,体现了物理知识在实际生活中的应用。
【难度系数】
0.7
【分析】
要判断喜羊羊能否安全跑进羊村,可通过两种思路分析:方法一,分别计算喜羊羊和灰太狼跑到羊村所需的时间,比较时间长短,若喜羊羊用时更短则能安全到达;方法二,先计算喜羊羊跑到羊村的时间,再计算这段时间内灰太狼跑的路程,与灰太狼到羊村的总路程比较,若灰太狼跑的路程未超过总路程则喜羊羊安全。
【解析】
方法一:
根据速度公式 $ v = \frac{s}{t} $,可得:
喜羊羊跑到羊村的时间:$ t_1 = \frac{s_1}{v_1} = \frac{300\ \mathrm{m}}{12.5\ \mathrm{m/s}} = 24\ \mathrm{s} $;
灰太狼到羊村的距离为 $ s_2 = 300\ \mathrm{m} + 100\ \mathrm{m} = 400\ \mathrm{m} $,灰太狼跑到羊村的时间:$ t_2 = \frac{s_2}{v_2} = \frac{400\ \mathrm{m}}{16\ \mathrm{m/s}} = 25\ \mathrm{s} $;
因为 $ t_1 < t_2 $,所以喜羊羊能安全跑到羊村。
方法二:
喜羊羊跑到羊村的时间:$ t_1 = \frac{s_1}{v_1} = \frac{300\ \mathrm{m}}{12.5\ \mathrm{m/s}} = 24\ \mathrm{s} $;
当喜羊羊跑到羊村时,灰太狼通过的路程:$ s_2' = v_2 t_1 = 16\ \mathrm{m/s} × 24\ \mathrm{s} = 384\ \mathrm{m} $;
灰太狼到羊村的总距离为400m,因为 $ 384\ \mathrm{m} < 400\ \mathrm{m} $,所以喜羊羊能安全跑进羊村。
【答案】
喜羊羊能安全跑进羊村。
【知识点】
速度公式的应用、路程与时间的关系
【点评】
本题是运动学中判断物体能否到达目标的典型问题,通过两种不同的计算方法验证结果,考查对速度公式的理解与应用,解题思路清晰,注重对基础知识点的灵活运用。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决该问题,需先明确关卡的放行/关闭周期,再计算人到达各关卡的时间,对比时间判断关卡是否处于关闭状态,从而确定最先挡住人的关卡。关卡的状态为:放行5s、关闭2s,周期共7s;人从A点出发,速度为2m/s,需依次计算到达各关卡的时间,结合关卡状态判断是否被阻挡。
【解析】
1. 计算人到达各关卡的时间:
A到关卡1的距离为9m,到达关卡1的时间:$ t_1 = \frac{s_1}{v} = \frac{9m}{2m/s} = 4.5s $。此时关卡刚放行,放行时间为5s,$ 4.5s <5s $,关卡1处于放行状态,可通过。
关卡1到关卡2的距离为8m,到达关卡2的总时间:$ t_2 = t_1 + \frac{s_2}{v} =4.5s + \frac{8m}{2m/s}=8.5s $。关卡的时间周期为7s(0-5s放行,5-7s关闭,7-12s放行),$8.5s$在7-12s的放行区间内,关卡2可通过。
关卡2到关卡3的距离为8m,到达关卡3的总时间:$ t_3 = t_2 + \frac{s_3}{v}=8.5s +4s=12.5s $。关卡在12s时进入关闭区间(12-14s关闭),$12.5s>12s$,此时关卡3处于关闭状态,会挡住人。
到达关卡4的总时间为$12.5s+4s=16.5s$,关卡在14s时再次放行(14-19s放行),$16.5s$在放行区间内,关卡4可通过。
因此,最先挡住人的是关卡3。
【答案】
B
【知识点】
速度公式应用、运动与时间结合
【点评】
本题结合运动学和周期性问题,需准确计算人到达各关卡的时间,并与关卡的放行/关闭时间对比,关键是理清关卡的时间周期,避免时间节点判断错误。
【难度系数】
0.4