题目内容
【题目】A、B两列火车在同一轨道上同向行驶,A在前,速度为vA=10m/s,B在后,速度为vB=30m/s,因大雾能见度低,B车在距A车500m时,才发现前方有A车,这时B车立即刹车,但要经过1800m距离后B车才能停下,问:
(1)A车若仍按原速前进,两车是否会相撞?请通过计算说明理由;
(2)B在刹车的同时发出信号,假设A车司机在收到信号后立即加速前进,则A车加速度至少为多大时,才能避免事故发生?(不计信号从A传到B的时间)
【答案】(1)两车会相撞;(2)0.15m/s2。
【解析】
(1)B车立即刹车,做匀减速运动,设为B车加速度,由公式:
解得:
若B车达到A车的速度,由公式
则有
所需要的时间为
而在内,车行驶位移为
因为:
所以有B车已撞了A车;
(2)设A车司机收到信号后以加速度加速前进,两车恰相遇不相撞应满足速度关系:
即为:
位移关系为:
即:
联立解得:
所以A车的加速度大于时才能避免事故。
【题目】对于不同类型的物体和运动情况,测量速率的方法往往是不同的,当然测量速度的方法也受到历史的局限性和实验室提供的仪器的限制。
(1)历史上,由于测量条件的限制,伽利略无法用直接测量运动速度的方法来寻找自由落体的运动规律。因此他设想用斜面来“冲淡”重力,“放慢”运动,而且把速度的测量转化为对路程和时间的测量,并把自由落体运动看成为沿倾角为90°的斜面下滑运动的外推。假设一个时间单位为T,一个长度单位d,实验中记录了小球沿光滑斜面在不同时间内相对于起始点的距离,如下表所示,则分析表中数据可知,小球在t=3T时刻的瞬时速度等于多少?(用已知量T、d表示即可)
时间 | 0 | T | 2T | 3T | 4T | 5T | 6T |
距离 | 0 | d | 4d | 9d | 16d | 25d | 36d |
(2)带电粒子的速度可以利用速度选择器进行测量。如下图所示,真空环境中平行放置的金属板间距为d,两板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,带电粒子以某一速度两金属板的左侧中间沿平行于金属板面的方向射入两板间,当板间电压为U时,带电粒子恰好沿直线(图中虚线)穿越两板,不计带电粒子的重力,求它的速度大小?
(3)由于中子不带电,因此中子的速度无法直接使用速度选择器进行测量,可以采用碰撞的方法进行间接测量。低速中子与静止的原子核发生相互作用,有一定概率会与原子核发生弹性正碰。假设一群低速中子的速度大小相同,甲、乙原子核质量分别为M1、M2,这群中子中的两个中子分别与静止的甲、乙两原子核发生弹性正碰后,利用电偏转或磁偏转的方法测量得甲、乙原子核被碰后的速度大小分别为v1、v2,求这群中子的速度大小?