热点03 无人驾驶-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（上海专用）

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我国无人驾驶技术发展迅猛，已成为智能交通领域的前沿阵地。在政策支持下，无人驾驶汽车行业市场规模逐年上升，技术不断取得突破。目前，我国已在多地建立了自动驾驶测试场，涵盖了各种路况和场景。随着消费者对智能驾驶的需求不断增加，无人驾驶汽车的市场需求持续增长，有望在未来交通出行中发挥重要作用，提升交通效率、降低能耗并提升驾驶安全性。
运动学规律的计算
1．2022年7月20日，北京正式开放国内首个无人化出行服务商业化设点，首批25辆北汽极狐无人化车辆正式获准开展常态化付费出行服务。无人驾驶反应时间短，如从发现紧急情况到车开始减速，酒驾驾驶员需要，无人车需要。驾驶员驾驶汽车以某速度匀速行驶，从发现情况到停下来的运动距离为，无人驾驶汽车在同样的条件下从发现情况到停下来的运动距离为，则（ ）
A．汽车的初速度为10m/sB．汽车刹车的加速度为8m/s2
C．汽车刹车后1s内的位移为12mD．汽车刹车后2.5s内的位移为20m
2．乌镇世界互联网大会期间，百度无人驾驶汽完成了一段3.16公里的开放城市道路的测试。无人驾驶汽车车头装有一个激光雷达，就像车辆的“鼻子”，随时“嗅”着前方80m范围内车辆和行人的气息。无人驾驶汽车以v≤15 m/s的速度前进，若雷达发现前方有静止障碍物，就会启动“全力自动刹车”安全系统自动刹车，使汽车避免与障碍物相撞。已知此安全系统在不同路况下刹车加速度大小为5m/s2～8m/s2之间的某一值，则此系统自动刹车的最长时间约为（ ）
A．45sB．15sC．3sD．1.87s
3． 3D地图技术能够为“无人驾驶”汽车提供数据，这些数据可以通过汽车内部的系统进行全面的分析，以执行不同的指令。如图所示为一段公路拐弯处的地图，下列说法中正确的是（ ）
A．如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力
B．如果弯道是水平的，为防止汽车侧滑，则“无人驾驶”汽车拐弯时收到的指令是让车速大一点
C．如果弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，则道路应为内（东北）高外（西南）低
D．如果弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，则道路应为外（西南）高内（东北）低
4．（23-24高一下·河北保定·开学考试）随着人工智能技术的发展，无人驾驶汽车已经成为智能科技的焦点。某封闭测试公路上某辆装有无人驾驶系统的汽车先后由无人驾驶系统、驾驶员驾驶，以此来测试汽车的安全距离。已知汽车的安全距离等于反应距离和刹车距离之和，其中反应距离为汽车由驾驶员或无人驾驶系统驾驶时在反应时间内匀速行驶的距离，刹车距离为汽车刹车后做匀减速直线运动的距离，测试获得的数据如表所示。关于本次测试，下列说法正确的是（ ）
A．无人驾驶系统比驾驶员的反应时间短0.5s
B．无人驾驶系统驾驶时汽车刹车的加速度大小为10m/s2
C．若无人驾驶系统驾驶汽车时仅车速变为30m/s，则此时汽车的安全距离为90m
D．若驾驶员驾驶汽车时仅车速变为30m/s，则此时汽车的刹车距离为108m
5．最近在武汉市街头有一种叫做“萝卜快跑”的无人驾驶网约车，因其科技含量高和较低的乘车费用引起市民的广泛关注。这种无人驾驶的汽车在投入运营前需要进行各种安全性能测试。在一次刹车性能检测中，车头依次通过A、B、C、D四个标志杆，测得的数据有：，，车头在AB、BC、CD段的运动时间依次为1s、0.5s、2s。若把该车从A到D的过程近似为匀减速直线运动，则车头经过A标志杆时的速率为（ ）
A．16m/sB．17m/sC．18m/sD．18.5m/s
6．无人驾驶技术在复杂道路上推广应用，还有诸多难题亟待解决，速度的变化需要时间，汽车在这段时间内会发生位移，汽车紧急刹车，会在路面上留下刹车痕迹，某次汽车紧急刹车后测得的刹车痕迹长为25 m，假设制动后汽车做加速度大小恒为2 m/s2的匀减速直线运动直到停止，则关于该汽车的运动下列说法正确的是（ ）
A．刚刹车时，汽车的初速度大小为12 m/s
B．刹车后汽车最后1秒内的位移大小为1 m
C．刹车后汽车6秒内的位移大小为24 m
D．刹车后汽车第1秒和第3秒内的位移之比为1∶3
7．（多选）随着人工智能技术的发展，无人驾驶汽车已经成为智能科技的焦点。某品牌无人驾驶汽车进行刹车性能测试，得到汽车在平直路面上紧急刹车（车轮抱死）过程中的位移随时间变化的规律为（x的单位是m，t的单位是s），则下列说法正确的是（ ）
A．该汽车刹车的初速度为24m/sB．该汽车刹车的加速度为
C．刹车后2s末的速度为12m/sD．刹车后5s内的位移为45m
8．截至2023年8月，中国已累计开放智能网联无人驾驶汽车测试道路2万千米。如图所示，某次测试时，无人驾驶测试车甲、乙在两平行车道上做直线运动；当甲、乙两车并排时，甲车以的速度匀速运动，乙车开始同方向做初速度为零的匀加速运动，经两车恰好再次并排。求：
（1）乙车的加速度大小a；
（2）内，两车相距的最大距离。
9． 2023年9月19日，无人驾驶汽车在福州新区开始路试，即将实现手机上预约无人架驶网约车。它车头装有一个激光雷达，就像车辆的“鼻子”。若无人驾驶汽车以的速度匀速行驶。“嗅”到前方处以的速度同向匀速行驶车辆“气息”时立即开始自动制动，制动反应时间为，制动加速度大小为，则无人驾驶汽车从“嗅到气息”到停止所用时间为 ，无人驾驶汽车 （填“会”或“不会”）与前车相撞。
10．（22-23高一上·江苏泰州·期中）我国5G技术和应用居世界前列，无人驾驶汽车是利用先进的5G技术制造的汽车在不少大城市已经使用无人驾驶公交车。无人驾驶汽车上配有主动刹车系统，当车速超过时，汽车主动刹车系统会启动预判；车载电脑通过雷达采集数据在内进行分析预判。若预判汽车以原速度行驶后可能会发生事故，汽车会立即主动刹车。现有一无人驾驶汽车正以的速度匀速行驶，在它的正前方相距处有一大货车正以的速度匀速行驶，取问：
（1）预判结束时，两车之间的距离；
（2）若预判结束时，汽车立即开始以的加速度刹车，同时大货车开始减速行驶，且刹车时大货车的加速度为，则要使两车不相撞，求汽车加速度的取值范围。（计算出的数据请保留3位有效数字）
运动学图像
11． “科技让生活更美丽”，自动驾驶汽车呈现出接近实用化的趋势。图1为某型无人驾驶的智能汽车的测试照，为了增加乘员乘坐舒适性，程序设定汽车制动时汽车加速度大小随位移均匀变化。某次测试汽车“a-x”关系图线如图2所示，汽车制动距离即12m。则关于该次测试，下列判断中正确的是（ ）
A．汽车做匀减速直线运动B．汽车开始制动时的速度大小为
C．汽车开始制动时的速度大小为D．此车制动时间为
12．一国产无人驾驶汽车质量为2.0×103kg，在试驾过程中以8m/s的速度行驶。人工智能发现车头前方20m处的斑马线上有行人，为礼让行人开始减速，从发现行人到停止运动，其v-t图像如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．汽车减速过程的加速度大小为2m/s2
B．汽车停止时车头距斑马线1m
C．图示过程中汽车运动的平均速度大小为4m/s
D．汽车在减速过程中受到的合力约为4.6×103N
13．如图是空中轨道列车（简称空轨）悬挂式单轨交通系统，无人驾驶空轨行程由计算机自动控制．在某次研究制动效果的试验中，计算机观测到制动力逐渐增大，下列各图中能反映其速度v随时间t变化关系的是（ ）
A．B．C．D．
14．随着自动驾驶技术不断成熟，北京、上海等城市某些特定地区相继出现无人驾驶网约车，给市民出行带来方便。甲、乙两辆无人驾驶汽车在平直公路上从同一地点同时出发，两车位移和时间的比值与时间之间的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．乙车的加速度大小为B．3s末两车速度相同
C．乙车速度为时，甲车速度为D．甲车追上乙车前，两车间最远距离为9m
15．自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。某次自动驾驶汽车以恒定的加速度启动，同时一辆货车以恒定速度从其旁边驶过，自动驾驶汽车再次与货车相遇之前已达到最大速度，则下列图像正确的是（ ）
A． B． C． D．
16．无人驾驶汽车已在我国某些地区开始上路试运行，一国产无人驾驶汽车，在试驾过程中以10m/s的速度行驶。人工智能发现车头前方37.5m处的斑马线上有行人，为礼让行人汽车自动刹车，开始做匀减速运动，减速过程v－x图像如图所示，则（ ）
A．汽车的加速度大小为2m/s2
B．汽车经过斑马线时速度还未减为0，所以行人一定会被撞
C．若行人通过斑马线的时间是4s，则行人没有被撞的危险
D．汽车开始减速后10s内，其位移大小恰好为37.5m
17．某无人驾驶汽车在研发过程中要进行试车，新车沿平直公路行驶的一段时间内的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该车做匀加速运动B．该车行驶的初速度大小为2m/s
C．该车行驶的加速度为大小为4m/s2D．该车在前3秒的位移是60m
18．无人驾驶汽车车头的激光雷达就像车辆的“鼻子”，随时“嗅”着正前方范围内车辆和行人的“气息”，使汽车的制动反应时间缩短为，如图所示为某次在测试场地进行制动测试时获得的一部分图像（v为汽车的速度，x为位置坐标）。关于该制动测试，下列说法正确的是（ ）
A．制动加速度大小为
B．最大安全速度是
C．以的速度匀速行驶时，从“嗅”到前方行人“气息”到停止需要
D．以的速度匀速行驶时，从“嗅”到前方行人“气息”到停止的距离为
19．（多选）某无人驾驶汽车某次在试驾中的启动过程中以恒定加速度启动，达到发动机额定功率后继续加速一段时间，直到达到稳定速度，汽车所受阻力恒定．P为发动机功率，F为牵引力，v为汽车速度，下列图像中能正确描述该过程的是（ ）
A．B．C． D．
20．（多选）2022年“互联网之光”博览会上，无人驾驶技术上线，无人驾驶汽车以其反应时间短而备受众多参会者的青睐。在同样测试条件下，对疲劳驾驶员和无人驾驶汽车进行反应时间的测试，从发现紧急情况到车静止，两测试车内所装的位移传感器记录的数据经简化后得到①②两线所示的位移x随时间t变化的关系图像，图中OA和OB段为直线，已知两测试车均由同一位置沿相同平直公路运动，且汽车紧急制动车轮抱死后做的是匀变速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．图中的①线是无人驾驶汽车的位移与时间关系图像
B．图中的②线是无人驾驶汽车的位移与时间关系图像
C．两测试车在图中曲线部分的位移大小不相等
D．当发现紧急情况时两汽车的速度为
功和能
21．随着科技的发展，汽车无人驾驶技术日益成熟。某自动配送小型无人驾驶货车质量为，额定功率为。某次试运行测试时，进行了如下操作：
（1）货车由静止启动做匀加速直线运动，内前进了，求末速度的大小；
（2）在进行货车避障能力测试时，该车以速度匀速行驶，正前方处突然出现障碍物，从探测到障碍物到作出有效操作的时间为，则该车至少应以多大的加速度刹车才能避免碰撞？
（3）该货车在平直道路行驶，所受阻力为其重力的0.1倍，某时刻输出功率为，速度大小为，重力加速度取，求此时货车加速度的大小。
22．如图所示，太阳能无人驾驶试验汽车，安装有的太阳能电池板和蓄能电池，该电池板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为。车上安装有效率为电动机。该车在正常启动和行驶时仅由蓄能电池供电。某次，电动机以恒定的机械功率启动，汽车最大行驶速度为。假设汽车行驶时受到的空气阻力与其速度成正比，比例系数为，则下面关于汽车的有关说法正确的是（ ）
A．以最大速度行驶时牵引力大小为
B．比例系数K的值为
C．保持的速度行驶至少需要有效光照
D．若仅用太阳能电池板供电时获得的最大行驶速度达不到
23．目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破．为早日实现无人驾驶，某公司对汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶．测试中发现，下坡时若关掉油门，则汽车的速度保持不变；若以恒定的功率P上坡，则从静止启动做加速运动，发生位移s时速度刚好达到最大值vm．设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变，下列说法正确的是
A．关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能守恒
B．关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力的冲量为零
C．上坡过程中，汽车速度由增至，所用的时间可能等于
D．上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度vm，所用时间一定小于
24．（多选）如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平段以恒定功率、速度匀速行驶，在斜坡段以恒定功率、速度匀速行驶。已知小车总质量为，，段的倾角为，重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法正确的有（ ）
A．从M到N，小车牵引力大小为
B．从M到N，小车克服摩擦力做功
C．从P到Q，小车重力势能增加
D．从P到Q，小车克服摩擦力做功
25．2019年9月16号上海向3家企业颁发首批智能网联汽车示范应用牌照，接着19号我国《交通强国建设纲要》发布，然后22日上午，国家智能网联汽车（武汉）测试示范区正式揭牌，武汉发出全国首张无人驾驶汽车试运营牌照，百度、海梁科技、深兰科技拿到全球首张自动驾驶商用牌照，这标志着自动驾驶可以商用运作，逐渐驶入生活。有关资料检测表明，当无人驾驶汽车正以20m/s的速度在平直公路上行驶时，遇到紧急情况需立即刹车（忽略无人驾驶汽车反应时间）。设该车刹车时产生的加速度大小为8m/s2。将上述运动简化为匀减速直线运动，直到汽车停下。已知无人驾驶汽车质量为1.8t。在此过程中该无人驾驶汽车：
（1）动能如何变化？
（2）前进的距离x是多少？

26．（多选）无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车，国内外各大企业正在紧密布局发展之中。其核心设备是各种车载传感器，如图像传感器（可见光和红外摄像头）、超声波雷达、激光雷达以及毫米波雷达。以下关于各种光和波的说法正确的是（ ）
A．超声波和毫米波一样都能在真空中传播
B．红外线的光子能量比可见光的小
C．真空中激光的传播速度比毫米波的大
D．可见光能发生偏振现象，而超声波不能
（24-25高三上·上海·期中）2020年11月，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，要求深入实施发展新能源汽车国家战略。
27．汽车安全气囊被称为“生命的守护神”，汽车发生碰撞事故安全气囊弹出，可以减小人体（ ）
A．动量的变化B．受到的冲量C．动能的变化D．受到的作用力
28．无人驾驶技术已逐渐成熟，某巡航控制系统可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动加速。汽车使用的传感器会发射和接收调制过的无线电波，通过多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该传感器发射的无线电波的频率为，接收到的回波的频率为，则（ ）
A．当时，表明前车一定做匀速直线运动
B．当时，表明前车一定处于静止状态
C．当时，表明无人车需要相对前车减速行驶
D．当时，表明无人车需要相对前车减速行驶
29．为了汽车行驶安全，所有的汽车挡风玻璃和大灯都装上了偏振片。光的偏振说明光是一种（ ）
A．横波B．纵波C．电磁波
30．2013年12月14日，我国的“嫦娥三号”探月卫星实现月面软着陆。落月是从15 km高度开始，经过了大约12min时间，嫦娥三号依靠自主控制，经过了主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速段等6个阶段，相对速度从逐渐减为零，最后以自由落体方式走完几米之后，平稳“站”上月球表面。
（1）已知月球质量是地球质量的，月球半径是地球半径的。若嫦娥三号从高度自由下落到月球表面，与在地球上从多大高度自由下落到地面的着陆速度相同？
（2）“玉兔号”是无人驾驶月球车，最大速度可达到，在一次执行指令时，它从静止开始以额定功率启动，在水平月面上做直线运动，经18s达到最大速度，已知月球表面重力加速度为，月球车所受阻力恒为车重的0.02倍。求这段时间内月球车运动的距离（结果保留两位有效数字）。
31．无人驾驶出租车依靠“视觉系统”发现前方有障碍物时，会立即启动刹车系统减速。某次直线制动测试时，测试车制动的加速度大小a与行驶速度v满足的关系图像如图所示，已知测试汽车的速度由v0减为零的过程中，汽车通过的距离为x0，则当汽车的速度减为v0时，通过的距离为（ ）
A． B． C． D．
车速v/（km/h）
反应距离x1/m
刹车距离x2/m
无人驾驶系统驾驶
72
2
40
驾驶员驾驶
72
12
40