题目内容

一列汽车车队以10m/s的速度匀速行驶,相邻车间距为,后面有一辆摩托车以20m/s的速度同向行驶,当它离车队最后一辆车相距也为时刹车,以0.5m/s2的加速度做匀减速运动,摩托车在车队旁边行驶而过,设车队的车辆数目足够多,求:

(1)摩托车最多与几辆汽车相遇?最多与车队中的汽车相遇几次?

(2)摩托车从赶上车队到离开车队,共经历多少时间?

【答案】7次    

【解析】

(1)在摩托车的速度减小到等于汽车的速度之前,摩托车相对于汽车是向前运动的。此后,摩托车相对于汽车向后运动。设摩托车速度减小到等于汽车速度用时为t1,在t1时间内最多与n辆车相遇,则:

在t1时间内,摩托车对地位移:

汽车对地的位移:

所以,摩托车能追上的汽车数目为:

也就是摩托车速度与汽车的速度相等时,摩托车恰好与倒数第4辆车并列行驶。此后摩托车相对于汽车向后运动,还能与倒数第3辆车、倒数第2辆车、倒数第1辆车再次相遇,所以摩托车最多与车队中的汽车相遇4+3=7次。

(2)设摩托车从开始运动到追上车队的最后一辆车的时间为,在时间内摩托车比汽车多运动了。

在此过程中摩托车的位移为:

汽车的位移为:

两车的位移关系为:代入数据并化简:

解得

经分析,上述方程的两个解有以下含义:

摩托车从开始运动到追上车队的最后一辆车的时间为:

摩托车从开始运动到离开车队的最后一辆车的时间为:

摩托车从赶上车队到离开车队,共经历时间为:

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