• 一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5.5s后警车发动起来,并以2.5m/s2的加速度做匀加速运动,但警车的行驶速度必须控制在90km/h以内.假定警车、货车都视为质点,并在同一平直路面上做直线运动.问:(1)警车在追赶货车的过程中,经过多少时间两车间的距离最大?此最大距离是多少?(2)警车发动后要多长时间才能追上货车?试题及答案-解答题-云返教育

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      一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5.5s后警车发动起来,并以2.5m/s2的加速度做匀加速运动,但警车的行驶速度必须控制在90km/h以内.假定警车、货车都视为质点,并在同一平直路面上做直线运动.问:
      (1)警车在追赶货车的过程中,经过多少时间两车间的距离最大?此最大距离是多少?
      (2)警车发动后要多长时间才能追上货车?

      试题解答


      见解析
      货车匀速运动在前面,警车从静止开始匀加速运动在后面追,刚开始货车的速度大于警车速度,故两车之间的距离越来越大,当两车速度相等时,位移最大,之后警车速度大于货车,两车之间的距离逐渐减小直至追上.在此过程中注意,警车发动的时间,货车在做匀速运动,而警车不能一直加速下去,当速度达到90km/h时就不能增加了,而做匀速运动.所以该题要先分析警车能不能在匀加速阶段追上货车,若不能,则在匀速阶段追上.当警车追上货车时两车位移相等.
      解析:(1)警车在追赶货车的过程中,当两车速度相等时,它们间的距离最大,设警车发动后经过t
      1时间两车的速度相等.
      则t
      1=s=4 s
      s
      =(5.5+4)×10 m=95 m
      s
      =at12=×2.5×42m=20 m
      所以两车间的最大距离△s=s
      -s=75 m.
      (2)v
      =90 km/h=25 m/s,当警车刚达到最大速度时,运动时间t2=s=10 s
      s′
      =(5.5+10)×10 m=155 m
      s′
      =at22=×2.5×102m=125 m
      因为s′
      >s′,故此时警车尚未赶上货车,且此时两车距离
      △s′=s′
      -s′=30 m
      警车达到最大速度后做匀速运动,设再经过△t时间追赶上货车,则
      △t=
      =2 s
      所以警车发动后要经过t=t
      2+△t=12 s才能追上货车.
      答:(1)经过4s两车间的距离最大,此最大距离是75m;(2)警车发动后要12s才能追上货车.

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