题目内容

2.我市某公路的十字路口,红灯拦停了很多汽车,拦停的汽车排成笔直的一列,最前面的一辆汽车的前端刚好与路口停车线相齐,相邻两车的前端之间的距离均为l=5.0cm,假设绿灯亮起瞬间,每辆汽车都同时以加速度a=1.0m/s2启动,做匀加速直线运动,速度达到v=5.0m/s时做匀速运动通过路口.该路口亮绿灯时间t=40.0s,而且有按倒计时显示的时间显示灯.另外交通规则规定:原在绿灯时通行的汽车,绿灯结束时刻,车头已越过停车线的汽车允许通过.试解答下列问题:
(1)一次绿灯时间有多少辆汽车能通过路口?
(2)第(1)问中,不能通过路口的第一辆汽车司机,在时间显示灯刚亮起出“3”时开始刹车做匀减速直线运动,结果车的前端与停车线相齐时刚好停下,求刹车后汽车加速度大小.

分析 (1)先求出加速的时间,根据运动学基本公式求出 40.0 s时间,汽车能行驶的位移,从而求出能通过路口的汽车;
(2)先求出当计时灯刚亮出“3”时,不能通过路口的第一辆汽车行驶的位移,再求出汽车距停车线的距离,根据速度位移公式求解加速度.

解答 解:(1)设汽车匀加速的时间为t1,
v=at1 解得t1=5s   
设每辆汽车在40s内的位移为x1,
${x}_{1}=\frac{v}{2}t+v(t-{t}_{1})$,
则通过路口的车辆数n=$\frac{{x}_{1}}{l}$
代入数据解得n=37.5      
根据题意可知通过路口的车辆数为38辆 
(2)设第39辆车距停车线的距离为x2,刹车的加速度为a2,时间为t2=3s,则
${x}_{2}=38l-\frac{v}{2}{t}_{1}-v(t-{t}_{1}-{t}_{2})$,
代入数据解得x2=17.5m,
又由汽车减速过程得-v2=-2a2x2,
代入数据解得a2=0.71m/s2
答:(1)一次绿灯时间有38辆汽车能通过路口;
(2)刹车后汽车加速度大小为0.71m/s2.

点评 本题主要考查了运动学基本公式的直接应用,要求同学们能正确分析汽车的运动情况,难度适中.

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