内容正文:
专题一 匀变速直线运动
第5节 追及相遇问题如何妙解
1、匀速(加速)追匀减:一定能追得上,只是时间问题,且速度相等时有最远距离。
Eg:A车在水平路面上以5m/s的速度匀速行驶,t=0时刻B在A前方x0=20m处,此时B的速度为20m/s,B以大小为5m/s2的加速度做匀减速直线动,则A、B经多长时间相距最远,最远距离是多少?A何时追上B?
解:(1)当,最大,即,得。最远距离。
(2)当B停下时,,,A车在B车停下后才追上,当A追上B时,。
解:(1)画出v-t图像,由图像可知在速度相等时距离最大,
当B停下时,由图像可知,
,即A是在停下后一段时间才追上B的,当A追上时,。
【快速解题法】:v-t图像
【解题秘诀】:千万不能直接写成,因为B先停下时A还未追上,A、B运动时间不相等,所以要先判断B的停车距离。
2、匀加追匀速:一定能追得上,只是时间问题,且速度相等时有最远距离。
Eg:A、B在水平路面同向运动,t=0时刻,A由静止开始做加速度为5m/s2的匀加速直线运动,此时B在A前方x0=20m处以5m/s与A同向匀速运动,则A、B相距最远距离是多少?A何时追上B?
解:(1)当,最大,即,得,最远距离。
(2)当A追上B时,,得。
【快速解题法】:v-t图像
解:(1)画出v-t图像,由图像可知在速度相等时距离最大,
当A追上B时,,得。
3、匀减追匀速(匀加):不一定能追得上,若追不上,则在速度相等时有最小距离。
Eg:A、B在水平路面同向运动,t=0时刻,A向右运动速度为vA=20m/s,在A前方x0=20处的B正以10m/s的速度与A同向匀速行驶。为避免A与B相撞,A立即以5m/s2的加速度匀减速运动,则A能否与B相撞?若不能相撞,则A、B相距最近距离是多少?
解:当A、B速度相等时,得。
,
,即A、B不相撞,
A、B最近距离为。
【快速解题法】:v-t图像
解:(1)画出v-t图像,由图像可知在速度相等时A比B多走,所以A追不上B,但此时有最小距离,
例1、一步行者以6.0 m/s的速度跑去追赶被红灯阻停的公共汽车,在跑到距汽车25 m处时,绿灯亮了,汽车以1.0 m/s2的加速度匀加速启动前进,则( )
A.人能追上公共汽车,追赶过程中人跑了36 m
B.人不能追上公共汽车,人、车最近距离为7 m
C.人能追上公共汽车,追上车前人共跑了43 m
D.人不能追上公共汽车,且车开动后,人车距离越来越远
例2、(多选)甲、乙两汽车在同一条平直公路上同向运动,其速度—时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示。已知两车在t2时刻并排行驶。下列说法正确的是( )
A.两车在t1时刻也并排行驶
B.在t1时刻甲车在后,乙车在前
C.甲车的加速度大小先增大后减小
D.乙车的加速度大小先减小后增大
例3、如图所示,甲、乙两辆汽车从同一位置出发沿平直的公路运动,通过速度传感器描绘出了两汽车的v-t图像,则下列说法正确的是( )
A.甲、乙汽车的加速度之比为2∶3
B.2t0时两辆汽车具有相同的速度
C.两辆汽车在3t0前的某时刻相遇
D.两辆汽车再次相遇前间隔的最大距离为
例4、汽车A以vA=4 m/s的速度向右做匀速直线运动,发现前方相距x0=7 m处、以vB=10 m/s的速度同向运动的汽车B正开始匀减速刹车直到静止后保持不动,其刹车的加速度大小a=2 m/s2。从此刻开始计时。求:
(1)A追上B前,A、B间的最远距离是多少?
(2)经过多长时间A恰好追上B?
例5、大雾天发生交通事故的概率比平常要高出几倍,甚至几十倍.因浓雾造成几十辆车辆连续追尾的事故屡见不鲜,损失惨重.保证雾中行车安全显得尤为重要.如果在雾天的平直公路上甲、乙两汽车同向匀速行驶,甲车在前,速度6 m/s,乙车在后,速度15 m/s,已知乙车紧急刹车时加速度是3 m/s2.乙车司机的反应时间为0.5 s(即乙车看到甲车后0.5 s才开始刹车),某大雾天的能见度是20 m(两车相距20 m时,后车看到前车),试问两车会不会相撞。
例6、在水平轨道上有两列火车A和B相距s,A车在后面做初速度为v0、加速度大小为2a的匀减速直线运动,而B车同时做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动,两车运动方向相同。要使两车不相撞,求A车的初速度v0满足什么条件。
答案
例1、B 例2、BD 例3、D
例4、(1)16 m (2)8 s
例5、解:由题意可知,当AB两车的速度相等时不能相碰,则两车就不可能相碰.
设乙车的初速度为v1,乙车速度达到甲车速度v2所需时间为t,反应时间为t0,初速度方向为正方向,则由匀变速运动公式:v2=v1+at,代入数据可得t=3 s.
这过程中,甲车运动的距离x2=v2(t+t0)=21 m,乙车运动的距离x1=v1t0+(v1+v2)t=39 m,两车运动位移差x=x1-x2=18 m<20 m,所以,两车不会相撞.
答案:两车不会相撞
例6、利用速度—时间图像求解,先作A、B两车的速度—时间图像,其图像如图所示,设经过t′时间两车刚好不相撞,则
对A车有vA=v′=v0-2at′
对B车有vB=v′=at′
以上两式联立解得t′=
经t′时间两车发生的位移大小之差,即原来两车间的距离s
它可用图中的阴影面积表示,由图像可知
s=v0·t′=v0·=
所以要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是v0<。
答案:v0<
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