Question

9．按照我國(guó)交通管理的規(guī)定，“紅燈停、綠燈行、黃燈預(yù)備”，下面是某十字路口的交通情況，回答以下與交通有關(guān)的科學(xué)問(wèn)題：

（1）如圖1是某十字路口的平面示意圖．十字路口附近P處，有外墻為玻璃冪墻（可視為平面鏡）的一大廈，其中MN側(cè)面朝向西南方向．當(dāng)過(guò)路行人觀察到汽車(chē)在MN側(cè)玻璃幕墻內(nèi)所成的像正在向正西方向運(yùn)動(dòng)，則該車(chē)實(shí)際運(yùn)行路線小車(chē)向北行駛到十字路口再向左轉(zhuǎn)彎．
（2）如圖2是十字路口處安裝的監(jiān)控?cái)z像頭，汽車(chē)經(jīng)過(guò)十字路口時(shí)，它可以拍下違章行駛的汽車(chē)照片．A、B 是一輛汽車(chē)經(jīng)過(guò)十字路口時(shí)，先后拍下的兩張照片，可以看出汽車(chē)的行駛方向是靠近攝像頭（“靠近”、“遠(yuǎn)離”）．
（3）如圖4，雙黃線右側(cè)的兩個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)道，每車(chē)道寬3.6米，一輛長(zhǎng)為4.5米、寬為1.8米的轎車(chē)A，以54千米/時(shí)的速度，由南向北勻速行駛在左側(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)道正中間．某時(shí)刻，在距離轎車(chē)前方S=22.5米的岔路口的C點(diǎn)，一輛長(zhǎng)為1.8米的自行車(chē)，突然從非機(jī)動(dòng)車(chē)道橫穿過(guò)機(jī)動(dòng)車(chē)道，不考慮轎車(chē)和自行車(chē)車(chē)速與方向變化，以及制動(dòng)情況，自行車(chē)車(chē)速只有在小于2.5m/s或大于5.4m/s范圍才能避免與轎車(chē)相撞．所以，行車(chē)應(yīng)隨時(shí)注意觀察周?chē)��?chē)輛，按照紅綠燈信號(hào)要求，保障安全通行．

Answer 1

分析 （1）從玻璃外墻的表面光滑，光射到上面會(huì)發(fā)生鏡面反射的角度回答問(wèn)題；根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)進(jìn)行分析．
（2）凸透鏡成像的三種情況：
①U＞2f時(shí)，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，2f＞V＞f，應(yīng)用于照相機(jī)和攝像頭．
②2f＞U＞f時(shí)，凸透鏡成倒立放大的實(shí)像，V＞2f，應(yīng)用于投影儀和幻燈機(jī)．
③U＜f時(shí)，凸透鏡成正立放大的虛像，應(yīng)用于放大鏡．
凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，像增大．
（3）①最小值的時(shí)候是自行車(chē)車(chē)速慢，自行車(chē)的車(chē)頭剛好和汽車(chē)的車(chē)尾接觸，那么汽車(chē)的速度是54km/h=15m\s，根據(jù)題意求出轎車(chē)行駛的距離，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出來(lái)時(shí)間，再根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出自行車(chē)行駛的最小速度；
②最大值的時(shí)候是自行車(chē)車(chē)速快，自行車(chē)的車(chē)尾碰到汽車(chē)的車(chē)頭，那么汽車(chē)的速度是54km/h=15m\s，行駛的距離是22.5m，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出來(lái)時(shí)間，再根據(jù)題意求出自行車(chē)行駛的距離，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出自行車(chē)行駛的最大速度．

解答 解：（1）玻璃外墻表面光滑，當(dāng)太陽(yáng)光照射到鏡面上時(shí)發(fā)生鏡面反射，光強(qiáng)度大，使用這種玻璃外墻會(huì)造成光污染；
根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)可知，圖示如下圖所示：

根據(jù)圖示可知，小車(chē)向北行駛到十字路口再向左轉(zhuǎn)彎．
（2）攝像頭的鏡頭相當(dāng)于凸透鏡，U＞2f時(shí)，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，汽車(chē)的像越來(lái)越大，物距越來(lái)越小，所以汽車(chē)靠近攝像頭．
（3）①最小值的時(shí)候是自行車(chē)車(chē)速慢，自行車(chē)的車(chē)頭剛好和汽車(chē)的車(chē)尾接觸，汽車(chē)行駛的距離s₁=22.5m+4.5m=27m，
汽車(chē)行駛的時(shí)間t=$\frac{{s}_{1}}{{v}_{1}}$=$\frac{27m}{15m/s}$=1.8s，
自行車(chē)通過(guò)的路程s₂=3.6m+0.9m=4.5m，
自行車(chē)行駛的最小速度：
v₂=$\frac{{s}_{2}}{t}$=$\frac{4.5m}{1.8s}$=2.5m/s；
（2）最大值的時(shí)候是自行車(chē)車(chē)速快，自行車(chē)的車(chē)尾碰到汽車(chē)的車(chē)頭，汽車(chē)行駛的距離s₁′=22.5m，
汽車(chē)行駛的時(shí)間t′=$\frac{{s}_{1}^{′}}{{v}_{1}}$=$\frac{22.5m}{15m/s}$=1.5s，
自行車(chē)通過(guò)的路程s₂′=3.6m+0.9m+1.8m+1.8m=8.1m，
自行車(chē)行駛的最大速度：
v₂′=$\frac{{s}_{2}^{′}}{t′}$=$\frac{8.1m}{1.5s}$=5.4m/s．
故答案為：（1）小車(chē)向北行駛到十字路口再向左轉(zhuǎn)彎；（2）靠近；（3）2.5m/s；5.4m/s．

點(diǎn)評(píng) 此題考查的是學(xué)生對(duì)平面鏡的應(yīng)用、凸透鏡成像特點(diǎn)及其應(yīng)用、速度計(jì)算公式的理解和掌握，是一道綜合性很強(qiáng)的題目，難點(diǎn)在（3）弄清楚轎車(chē)和自行車(chē)行駛的路程是解決此題的關(guān)鍵．