14. (105、107)小周乘坐高铁从广州南到香港旅游。高铁快速行驶时,他在窗玻璃上贴了一张筋斗云小悟空,看见小悟空瞬间“飞”了起来。高铁中途会经过一个隧道,当他所在的车厢进隧道时,看到车厢内显示屏上的示数为216km/h,他用手表开始计时,经过18s他坐的车厢开出隧道,他还查到高铁长180m及高铁时刻表如下。
|站名|到站时间|出发时间|停留时间|路程|
|广州南|—|7:55|—|0km|
|虎门|8:12|8:14|2min|—|
|深圳北|8:31|8:36|5min|102km|
|香港西九龙|8:55|—|—|141km|

(1)解释小悟空瞬间“飞”起来的原因。
(2)求高铁由广州南到深圳北的平均速度。
(3)设想高铁在隧道中匀速运动,求该高铁全部在隧道的运行时间。

(1)以窗外景物为参照物，小悟空相对窗外景物的位置快速变化，因此看起来“飞”起来（或：选择的参照物不同，物体的运动状态描述不同）。
(2)广州南到深圳北：出发时间7:55，到达时间8:31，所用时间$t=36\min=0.6\,h$，路程$s=102\,km$，平均速度$v=\frac{s}{t}=\frac{102\,km}{0.6\,h}=170\,km/h$。
(3)高铁速度$v=216\,km/h=60\,m/s$，行驶18s的路程$s=vt=60\,m/s×18\,s=1080\,m$；隧道长$L=s-l=1080\,m-180\,m=900\,m$；全部在隧道运行路程$s'=L-l=900\,m-180\,m=720\,m$，运行时间$t'=\frac{s'}{v}=\frac{720\,m}{60\,m/s}=12\,s$。

15. (107)某校南北两个校区相距12km,为此学校提供了一辆校车穿梭两地。某次物理老师自驾小汽车由北校区前往南校区途中偶遇同向行驶的校车,假设两车全程都匀速行驶,小汽车的速度为72km/h,校车的速度为54km/h,不一会儿,小汽车便超过了校车。
(1)小汽车从北校区到南校区需要多少分钟?
(2)校车出发2min后,小汽车才出发,小汽车经过多长时间追上校车?
(3)已知校车长13m,小汽车长5m。求小汽车从车头追上校车,到车尾超过校车经过的时间。

(1)$10\ min$；(2)$6\ min$；(3)$3.6\ s$。

(1)已知$s=12\ km$，$v_{汽}=72\ km/h$，由$v=\frac{s}{t}$得$t_{汽}=\frac{s}{v_{汽}}=\frac{12\ km}{72\ km/h}=\frac{1}{6}\ h=10\ min$。
(2)校车先出发$t_0=2\ min=\frac{1}{30}\ h$，设小汽车追上校车时间为$t$，则校车行驶时间为$t+\frac{1}{30}\ h$。追上时路程相等：$v_{汽}t=v_{校}(t+\frac{1}{30})$，即$72t=54(t+\frac{1}{30})$，解得$t=0.1\ h=6\ min$。
(3)$v_{汽}=72\ km/h=20\ m/s$，$v_{校}=54\ km/h=15\ m/s$，相对速度$v_{相对}=20\ m/s-15\ m/s=5\ m/s$，路程$s_{总}=13\ m+5\ m=18\ m$，时间$t=\frac{s_{总}}{v_{相对}}=\frac{18\ m}{5\ m/s}=3.6\ s$。