题目内容

甲、乙两车相距s,同时同向运动,乙在前面做加速度为a1、初速度为零的匀加速运动,甲在后面做加速度为a2、初速度为v0的匀加速运动,试讨论两车在运动过程中相遇次数与加速度的关系.

答案:
解析:

  解析:由于两车同时同向运动,故有v=v0+a2t,v=a1t.

  ①当a1<a2时,a1t<a2t,可得两车在运动过程中始终有v>v.由于原来甲在后,乙在前,所以甲、乙两车的距离在不断缩短,经过一段时间后甲车必然超过乙车,且甲超过乙后相距越来越大,因此甲、乙两车只能相遇一次.②当a1=a2时,a1t=a2t,可得v>v,因此甲、乙两车也只能相遇一次.③当a1>a2时,a1t>a2t,v和v的大小关系会随着运动时间的增加而发生变化,刚开始,a1t和a2t相差不大且甲有初速v0,所以v>v;随着时间的推移,a1t和a2相差越来越大;当a1t-a2t=v0时,v=v,接下来a1t-a2t>v0,则有v<v.若在v=v之前,甲车还没有超过乙车,随后由于v<v,甲车就没有机会超过乙车,即两车不相遇;若在v=v时,两车刚好相遇,随后v<v,甲车又要落后乙车,这样两车只能相遇一次;若在v=v前,甲车已超过乙车,即已相遇过一次,随后由于v<v,甲、乙距离又缩短,直到乙车反超甲车时,再相遇一次,则两车能相遇两次.

  ①当a1<a2时,甲、乙两车的运动图线分别为如图中的Ⅰ和Ⅱ,其中划斜线部分的面积表示t时间内甲车比乙车多发生的位移,若此面积为S,则t时刻甲车追上乙车而相遇,以后在相等时间内甲车发生的位移都比乙车多,所以只能相遇一次.

  ②当a1=a2时,甲、乙两车的运动图线分别为如图中的Ⅰ和Ⅱ,讨论方法同①,所以两车也只能相遇一次.

  ③当a1>a2时,甲、乙两车的运动图线分别为如图中的Ⅰ和Ⅱ,其中划实斜线部分的面积表示甲车比乙车多发生的位移.若划实斜线的部分面积小于S,则不能相遇;若划实斜线部分面积等于S,说明甲车刚追上乙车又被反超,则相遇一次;若划实斜线部分的面积大于S,如图中0~t1内划实斜线部分的面积为S,说明t1时刻甲车追上乙车,以后在t1~t时间内,甲车超前乙车的位移为t1~t时间内划实斜线部分的面积,随后在t~t2时间内,乙车比甲车多发生划虚线部分的面积,如果两者相等,则t2时刻乙车反超甲车,故两车先后相遇两次.


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