12.(15分)一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3 m/s2的加速度开始加速行驶,恰在这时一辆自行车以6 m/s的速度匀速驶来,从后边超过汽车.试求:汽车从路口启动后,在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远?此时距离是多少?

解析:方法一:公式法

画出汽车和自行车的行程草图如图所示,当汽车的速度与自行车的速度相等时,两车之间的距离最大.

设经过时间t两车之间的距离最大.则有:vatv

所以t== s=2 s

Δxmxxvtat2=6×2 m-×3×22 m=6 m

方法二:图象法

画出自行车和汽车的速度-时间图象如图所示,

自行车的位移x等于其图线与时间轴围成的矩

形的面积,而汽车的位移x则等于其图线与时

间轴围成的三角形的面积.两车之间的距离则等于图中矩形的面积与三角形面积的差,不难看出,当tt0时矩形与三角形的面积之差最大.

vt图象的斜率表示物体的加速度

a==3得t0=2 s

t=2 s时两车的距离最大:Δxm=×2×6 m=6 m

方法三:二次函数极值法

设经过时间t汽车和自行车之间的距离为Δx,则

Δxvtat2=6tt2

t=-=2 s时Δx有极大值

Δxm= m=6 m.

方法四:相对运动法

选自行车为参考系,则从开始运动到两车相距最远这段过程中,以汽车相对地面的运动方向为正方向,汽车相对此参考系的各个物理量分别为:v0=-6 m/s,a=3 m/s2v=0

对汽车,由公式vv0+at

                               

t== s=2 s

又知:v2=2ax

所以有x= m=-6 m

相距最远为6 m.

答案:2 s 6 m

 0  137859  137867  137873  137877  137883  137885  137889  137895  137897  137903  137909  137913  137915  137919  137925  137927  137933  137937  137939  137943  137945  137949  137951  137953  137954  137955  137957  137958  137959  137961  137963  137967  137969  137973  137975  137979  137985  137987  137993  137997  137999  138003  138009  138015  138017  138023  138027  138029  138035  138039  138045  138053  447348 

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