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10.某铁路与公路交叉的道口外安装的自动拦木装置如图所示,当高速列车到达A点时,道口公路上应显示红灯,警告未越过停车线的汽车迅速制动,而且超过停车线的汽车能在列车到达道口前安全通过道口,已知高速列车的速度v1=120km/h,汽车过道口的速度v2=5km/h,汽车驶至停车线时立即制动后滑行的距离时s0=5m,道口宽度s=26m,汽车长l=15m.若拦木关闭时间t1=16s,为保障安全需多加时间t2=20s,问:列车从A点到道口的距离L应为多少才能确保行车安全?

分析 本题为追及相遇问题,根据汽车恰好越过道口,即通过的位移等于s+s0+L,列车恰好开到道口时,列车的速度最大.根据同时性,列式可求得安全距离.

解答 解:为确保行车安全,要求在列车驶过距离L的时间内,已越过停车线的汽车的车尾必须能通过道口.
汽车越过停车线至车尾通过道口的过程中,汽车的位移为:
x′=l+x0+x=(15+5+26)m=46 m
汽车速度v2=5 km/h=$\frac{25}{18}$ m/s,通过这段路程需要的时间:
t=$\frac{x′}{{v}_{2}}=\frac{46}{\frac{25}{18}}s=33.12$ s
从红灯亮起,经16s开始关闭拦木,之后再过20s列车才通过;所以从红灯亮起到列车通过的总时间:
T=33.12s+16s+20s=69.12s
高速列车的速度:v1=120 km/h=33.3 m/s,
A点到道口的距离:L=v1T=33.3×69.12m=2302m
答:列车离道口的距离L为2302m,才能确保已越过停车线的汽车安全驶过道口.

点评 本题涉及两个物体的运动情况,关键在于分析两个物体之间的关系,同时注意要抓住同时性进行列式计算.

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