题目内容
【题目】一列火车和一辆汽车沿同一方向做匀变速直线运动,速度分别为v1和v2 . t=0时刻,火车在汽车前方26m处,此后v1、v2在各个时刻的大小如表所示.根据表格中的数据,通过计算求:
t/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
v1/ms﹣1 | 16.0 | 14.0 | 12.0 | 10.0 | … | … |
v2/ms﹣1 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.0 | … | … |
(1)两车经过多长时间相距最大?此时最大间距是多少?
(2)经过多长时间两车相遇?
(3)两车初始间距满足什么条件可以相遇两次.
【答案】
(1)解:由表格知,火车做匀减速直线运动,加速度为:
汽车做匀加速直线运动,加速度为:
开始时,火车的速度大于汽车的速度,并且火车在前,所以两者间距增大,当两者速度相等时,相距最远.
设共速所需时间为t
v′1=v1+a1t=16﹣2t
v′2=v2+a2t=4+t
另v′1=v′2,解得t=4s
此时,火车的位移:
汽车的位移:
两车最大距离:
△s=s1+26﹣s2=48+26﹣24m=50m
答:两车经过4s时间相距最大,此时最大间距是50m
(2)解:火车做匀减速直线运动,停下来所用的时间为t1:
汽车的位移:
此时,汽车还未追上火车.设t2时刻追上,则:
整理得:
解得:t2=10s
答:经过10s时间两车相遇
(3)解:首先,若要相遇两次,一定要汽车在前.
其次,考虑临界情况,如果两车达到共速时,正好相遇,
此时:△s′=s1﹣s2=48﹣24m=24m
若两车距离小于这个值,则两车可以相遇两次.
答:两车初始间距小于24m可以相遇两次
【解析】(1)根据 求得汽车和火车的加速度,当两者速度相同时相距最远,根据速度时间公式和位移时间公式即可求得;(2)根据速度时间公式求得火车减速到零所需时间,根据位移时间公式即可判断;(3)考虑临界情况,如果两车达到共速时,正好相遇,此后还能相遇一次,即可判断
【考点精析】本题主要考查了匀变速直线运动的速度、位移、时间的关系的相关知识点,需要掌握速度公式:V=V0+at;位移公式:s=v0t+1/2at2;速度位移公式:vt2-v02=2as;以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值才能正确解答此题.