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、初速度为零的匀加速运动,甲在后面做加速度为、初速度为的匀加速度运动,试讨论两车在运动过程中相遇次数与加速度的关系.

答案:略
解析:

由于两车同时同向运动,故有

①当时,,可得两车在运动过程中始终有,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当时,,可得,因此甲、乙两车也只能相遇一次.

③当时,的大小关系会随着运动时间的增加而发生变化,刚开始,相差不大且甲有初速,所以随着时间的推移,相差越来越大;当时,,接下来,则有.若在之前,甲车还没有超过乙车,随后由于,甲车就没有机会超过乙车,即两车不相遇;若在时,两车刚好相遇,随后,甲车又要落后乙车,这样两车只能相遇一次;若在前,甲车已超过乙车,即已相遇过一次,随后由于,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.

解法Ⅰ:由于

相遇时有

所以.①

①当时,①式t只有一个正解,则相遇一次.

②当时,

所以,t只有一个解,则相遇一次.

③当,①式无解,即不相遇.

,①式t只有一个解,即相遇一次.

①式t有两个解,即相遇两次.

解法Ⅱ:利用vt图象求解.

①当时,甲、乙两车的运动图线分别为如右上图中的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当时,甲、乙两车的运动图线分别为如下图A中的Ⅰ和Ⅱ,讨论方法同①,所以两车也只能相遇一次.

③当时,甲、乙两车的运动图线分别为如上图B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,如图中内划实斜线部分的面积为S,说明时刻甲车追上乙车,以后在时间内,甲车超前乙车的位移为时间内划实斜线部分的面积,随后在时间内,乙车比甲车多发生划虚线部分的面积,如果两者相等,则时刻乙车反超甲车,故两车先后相遇两次.

这类问题并不难,需要的是细心,首先把可能的情况想全,然后逐一认真从实际情况出发来分析,以得到正确的结果.


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