Question

8．A、B兩輛玩具小汽車(chē)在相互靠近的兩條平直的軌道上同向勻速行駛，初速度分別為v_A=6m/s、v_B=2m/s，當(dāng)A車(chē)在B車(chē)后面x=3.5m時(shí)開(kāi)始以恒定的加大a_A=1m/s²大小剎車(chē)并停止運(yùn)動(dòng)，求：
（1）A車(chē)超過(guò)B車(chē)后，保持在B車(chē)前方的時(shí)間；
（2）A車(chē)超過(guò)B車(chē)后領(lǐng)先B車(chē)的最大距離；
（3）若A車(chē)剎車(chē)時(shí)B車(chē)同時(shí)開(kāi)始加速，加速度a_B=2m/s²，但B車(chē)的最大速度只有v_m=4m/s，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明A車(chē)能否追上B車(chē)？

Answer 1

分析 （1）抓住速度相等這一解題關(guān)鍵，根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系求得A車(chē)超過(guò)B車(chē)的時(shí)間；
（2）當(dāng)A車(chē)速度減小至和B車(chē)相等時(shí)兩車(chē)間距離即為領(lǐng)先B車(chē)的最大距離；
（3）根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系分析兩車(chē)速度相等時(shí)AB兩車(chē)位移關(guān)系判斷能否追上B車(chē)．

解答 解：（1）設(shè)A車(chē)用時(shí)t追上B車(chē)，對(duì)A車(chē)，${x_A}={v_A}t-\frac{1}{2}{a_A}{t^2}$，
對(duì)B車(chē)，x_B=v_Bt，
相遇時(shí)有：x_A=x_B+x，
解得：t₁=1s，t₂=7s；
顯然t₁為A車(chē)追上B車(chē)，由于${t_2}=7s＞\frac{v_A}{a_A}=6s$，故t₂為A車(chē)停下后被B車(chē)追上．
設(shè)從開(kāi)始到A車(chē)被B車(chē)追上用時(shí)為t₃，則有：${v}_{B}{t}_{3}=\frac{{v}_{A}^{2}}{2{a}_{A}}-x$，
得：t₃=7.25s，
所以有：△t=t₃-t₁，
解得：△t=6.25s；
（2）設(shè)當(dāng)A車(chē)與B車(chē)速度相等用時(shí)為t₄，則有：v_A-a_At₄=v_B，t₄=4s，
則此過(guò)程中A車(chē)位移為：$x{′_A}={v_A}{t_4}-\frac{1}{2}{a_A}{t_4}^2$，
B車(chē)位移為：x'_B=v_Bt₄，
故A、B最大間距為：△x=x+x'_B-x'_A，
解得：△x=4.5m；
（3）設(shè)從A車(chē)剎車(chē)開(kāi)始用時(shí)t₅ 兩車(chē)速度相等，B車(chē)加速至最大用時(shí)t₆，勻速時(shí)間為t₅-t₆，從開(kāi)始剎車(chē)至速度相等過(guò)程中，
v_A-a_At₅=v_m且v_m=v_B+a_Bt₆，
解得：t₅=2s，t₆=1s；
對(duì)A車(chē)，${x''_A}={v_A}{t_5}-\frac{1}{2}{a_A}{t_5}^2$，x''_A=10m，
對(duì)B車(chē)，${x''_B}=\frac{{{v_m}^2-{v_B}^2}}{2aB}+{v_m}（{t_5}-{t_6}）$，x''_B=7m，
此時(shí)有x''_B+x=10.5m＞x''_A=10m，A車(chē)不能追上B車(chē)．
答：（1）A車(chē)超過(guò)B車(chē)后，保持在B車(chē)前方的時(shí)間為6.25s；
（2）A車(chē)超過(guò)B車(chē)后領(lǐng)先B車(chē)的最大距離為4.5m；
（3）若A車(chē)剎車(chē)時(shí)B車(chē)同時(shí)開(kāi)始加速，加速度a_B=2m/s²，但B車(chē)的最大速度只有v_m=4m/s，A車(chē)不能追上B車(chē)．

點(diǎn)評(píng) 掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移關(guān)系求出加速度，知道追及相遇問(wèn)題的臨界條件是正確解題的關(guān)鍵．掌握規(guī)律并能靈活運(yùn)用．