题目内容
【题目】如图,在长直公路上有A、B、C三个点,xAB=146m,xBC=119m,B处为一个受信号灯管控的节点,信号灯每T=10s一次在红灯和绿灯之间转换,亮红灯时车辆不准通过,亮绿灯时车辆准许以不超过v1=10m/s的速度通过,ABC全路段的行驶速度均不得超过v2=20m/s.现有一辆特种汽车,这种汽车在水平道路上行驶时,只有匀速、匀加速、匀减速三个模式可供转换,且在匀加速和匀减速过程中的加速度大小均被设定为a=1.0m/s2,匀速行驶的速度大小可在0至v3=25m/s之间选择.当t=0时,绿灯正好亮起,此时汽车停在A处,欲驶往C处,要求汽车尽早安全到达且停在C处.本题中汽车可视为质点.则:
![]()
(1)汽车应该在什么时刻通过B节点?通过B节点时的速度大小应该是多少?
(2)汽车最早在什么时刻到达且停在C处.
【答案】(1)20s 10m/s. (2)36s
【解析】试题分析:(1)先考虑从A到B的最快时间:若全加速:
代入数据得:![]()
超出了B处v1=10m/s的限制,且到达B处时是红灯,所以此法不可以. (2分)
若先加速至v,再减速至v1=10m/s:
则加速时的位移为
:
可得
(1分)
那么再从v减速至v1=10m/s时的位移为
:
可得
(1分)
由位移间的关系:![]()
代入数据得v=14m/s,既未超v2=20m/s,也未超v3=25m/s,
所需时间为
则:
,其中
,
,代入数据得
,
此时B处还是红灯.所以通过B节点的最早时刻应该是
=18s+2s=20s, (2分)
且此时的速度大小应该是vB=10m/s. (1分)
(2)以前问为基础,当
=20s时汽车以vB=10m/s安全通过B节点后,设先加速到v′,再减速至零刚好安全停在C处:从vB加速至
时的位移为
: 则有
可得
(1分)
从
再减速至零刚好安全停在C处位移为
: 则有
可得
(1分)
位移间关系:
代入数据得:得v′=13m/s,既未超v2=20m/s,也未超v3=25m/s.
所需要时间为
则:
其中
(2分)
代入数据得:
此时
(1分)