题目内容

3.某电视剧拍摄现场,导演要拍摄摩托车与小轿车的追及场面,道具制作了摩托车与小轿车遥控模型.两车在同一直线轨道上同向匀速行驶,“摩托车”在“小轿车”的后面,两车相距L=1.5m时,两车同时开始刹车,刹车后“摩托车”的速度一时间图象如图所示,“小轿车”的速度与时间的关系为v2=3-0.25t(v2的单位为m/s,t的单位为s),求:
(1)从两车刹车到“摩托车”第一次追上“小轿车”的时间.
(2)两车相遇的次数.

分析 (1)根据速度时间图线得出摩托车的初速度和加速度,根据速度时间的表达式得出初速度和加速度,结合运动学公式,抓住位移关系求解第一次相遇的时间.
(2)通过第一问求解得出开始相遇的次数,抓住小轿车最终停止,确定最终相遇的次数.

解答 解:(1)由速度时间图线知,摩托车的初速度为4m/s,匀减速直线运动的加速度为:
${a}_{1}=\frac{1-4}{6}m/{s}^{2}=-0.5m/{s}^{2}$,
根据,“小轿车”的速度与时间的关系为v2=3-0.25t知,小轿车的初速度为3m/s,加速度为:
${a}_{2}=-0.25m/{s}^{2}$,
设两车经过t时间相遇,有:${v}_{2}t+\frac{1}{2}{a}_{2}{t}^{2}+L={v}_{1}t+\frac{1}{2}{a}_{1}{t}^{2}$,
代入数据解得:t=2s,t=6s.
摩托车6s后开始做匀速直线运动,小轿车速度减为零需要的时间为:$t′=\frac{{-v}_{2}}{{a}_{2}}$=12s.
可知第一次追上小轿车的时间为2s.
(2)由第一问知,2s时追上一次,6s时,小轿车又追上摩托车,相遇第二次.
最终小轿车停下来,摩托车做匀速运动,会出现相遇第三次.
答:(1)从两车刹车到“摩托车”第一次追上“小轿车”的时间为2s.
(2)两车相遇的次数为3次.

点评 本题考查了运动学中的追及问题,会通过速度时间图线以及速度时间表达式得出两车的初速度和加速度,结合运动学公式灵活求解.

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