8.一輛汽車以90km/h的速度在筆直的公路上超速行駛,當(dāng)這輛超速行駛的汽車剛剛經(jīng)過(guò)一輛警車時(shí),警車立即從靜止開始以2.5m/s2的加速度勻加速追去.求:
(1)警車經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間能追上該超速車?
(2)警車追上該超速車時(shí),警車的速度為多大?
(3)在警車追上該超速車前兩車的最大距離是多少?

分析 (1)根據(jù)位移相等,結(jié)合位移公式求出追及的時(shí)間;
(2)通過(guò)速度時(shí)間公式求出警車追上超速車時(shí)警車的速度;
(3)當(dāng)兩車速度相等時(shí),兩車相距最遠(yuǎn),根據(jù)速度時(shí)間公式求出相距最遠(yuǎn)的時(shí)間,通過(guò)位移公式求出相距的最遠(yuǎn)距離.

解答 解:(1)設(shè)汽車速度v=90km/h=25m/s,行駛t的時(shí)間被追上,警車加速度a=2.5m/s2,追上超速車時(shí)的速度為v′,則追上時(shí):
vt=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$
所以:t=$\frac{2v}{a}=\frac{2×25}{2.5}=20$s
(2)警車追上該超速車時(shí),警車的速度為:
v′=at=2.5×20m/s=50m/s  
(3)當(dāng)警車速度與汽車的速度相等時(shí)兩車相距最遠(yuǎn),即:
at=v,
所以t=$\frac{v}{a}=\frac{25}{2.5}=10$s
此時(shí)汽車的位移:x1=vt=250m
警車的位移:x2=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$=$\frac{1}{2}×2.5×1{0}^{2}$=125 m
最大距離為:x1-x2=125 m
答:(1)警車經(jīng)過(guò)20s時(shí)間能追上該超速車;
(2)警車追上該超速車時(shí),警車的速度為50m/s;
(3)在警車追上該超速車前兩車的最大距離是125m.

點(diǎn)評(píng) 速度小者加速追及速度大者,速度相等前,兩者距離逐漸增大,速度相等后,兩者距離逐漸減小,知道速度相等時(shí),兩者有最遠(yuǎn)距離.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況下,加速度與合外力成正比:從盒子中取出一些沙子,裝入沙桶中,稱量并記錄沙桶的總重力mg,將該力視為合外力F,對(duì)應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計(jì)算得出.多次改變合外力F的大小,
每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度.本次實(shí)驗(yàn)中,桶內(nèi)的沙子取自小車中,故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變.以合外力F為橫軸,以加速度a為縱軸,畫出a-F圖象,圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線.
①a-F圖象斜率的物理意義是$\frac{1}{M+m}$.
②你認(rèn)為把沙桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理?合理.
③本次實(shí)驗(yàn)中,是否應(yīng)該滿足M>>m這樣的條件?否,理由是研究對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng),其所受合外力就是mg.
(2)驗(yàn)證在合外力不變的情況下,加速度與質(zhì)量成反比:保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變,在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子,驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系.本次實(shí)驗(yàn)中,桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變,故系統(tǒng)所受的合外力不變.用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí),以加速度a為縱橫,應(yīng)該以$\frac{1}{M+m}$為橫軸.

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