题目内容

16.在某一长直的赛道上,有一辆赛车A前方x0=200m处有一辆赛车B正以vB=10m/s的速度匀速前进,这时赛车A从静止出发以2m/s2的加速度追赶.试求:
(1)赛车A追上赛车B之前两车之间的距离最远是多少米?
(2)赛车A何时追上赛车B?此时赛车A的速度为多大?
(3)当赛车A刚追上赛车B时,赛车A立即刹车,使赛车A以4m/s2的加速度做匀减速直线运动,问两车再经过多长时间第二次相遇?(设赛车A可以从赛车B旁经过而不发生相撞)

分析 (1)在速度相等前,A车的速度小于B车的速度,两车距离越来越大,速度相等后,A车的速度大于B车的速度,两车的距离越来越小,则两车速度相等时,距离最大.根据匀变速直线运动的速度时间公式求出相距最远的时间,从而根据运动学公式得出最远距离.
(2)抓住位移关系,根据运动学位移时间公式求出追及的时间.再求得此时赛车A的速度.
(3)根据位移相等求出第二次相遇的时间,注意要求出赛车刹车到停止的时间,因为赛车速度为零后不再运动,从而可以判断出安全车是在赛车停止前追上还是在停止后追上.

解答 解:(1)当vA=vB时两车之间的距离最远,即 at1=vB=10m/s
代入数据得:t1=5s
最远距离为△x=xB+x0-xA
即△x=vBt1+x0-$\frac{1}{2}$at12
代入数据得:△x=225m                                   
(2)当xA′=x0+xB时A追上B,即$\frac{1}{2}a{t}_{2}^{2}$=x0+vBt2.
代入数据得:t2=20s 或t2=-10s (舍去)                    
此时 vA′=at2=2×20=40m/s                                  
(3)设赛车A经时间t0停下来,由0=vA′-a′t0
代入数据得:t0=10s    
设再经时间t3两车第二次相遇,由vA′t3-$\frac{1}{2}$a′t32=vBt3.
 代入数据得:t3=0(舍去)或t3=15s                             
因为t0=10s<15s,所以赛车B追上赛车A时,赛车A已经停止运动
所以赛车A前进的距离为 xA″=$\frac{{v}_{A}^{′2}}{2a′}$
代入数据得:xA″=200m        
所以t3=$\frac{{x}_{A}″}{{v}_{B}}$=$\frac{200}{10}$s=20s                         
答:(1)赛车A追上赛车B之前两车之间的距离最远是225m.
(2)赛车A在20s追上赛车B,此时赛车A的速度为40m/s.
(3)两车再经过20s时间第二次相遇.

点评 解决本题的关键抓住两车位移的关系去求追及的时间.以及知道在第一次相遇前,何时两车距离最大.

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