题目
在平直的公路上,一辆小汽车前方26m处有一辆大客车正以12m/s的速度匀速前进,这时小汽车从静止出发以1m/(s)^2的加速度追赶。试求:小汽车何时追上大客车?追上时小汽车的速度有多大?追上前小汽车与大客车之间的最远相距是多少?.
在平直的公路上,一辆小汽车前方26m处有一辆大客车正以$12m/s$的速度匀速前进,这时小汽车从静止出发以$1m/{s}^{2}$的加速度追赶。试求:小汽车何时追上大客车?追上时小汽车的速度有多大?追上前小汽车与大客车之间的最远相距是多少?
.题目解答
答案
[答案 ]$26 s ; $26 m/s ; $98 m$.
解析
考查要点:本题主要考查匀变速直线运动的追及问题,涉及位移相等条件的应用、速度相等时的临界分析。
解题核心思路:
- 追及时间:当小汽车追上大客车时,两者位移满足 $s_{\text{汽}} = s_{\text{客}} + 26 \, \text{m}$,通过运动学公式联立方程求解时间。
- 追上时速度:直接利用匀加速公式 $v = at$ 计算。
- 最大距离:追上前两者速度相等时($v_{\text{汽}} = v_{\text{客}}$),此时两者的位移差最大。
破题关键点:
- 位移关系:追及时小汽车位移比大客车多 $26 \, \text{m}$。
- 临界条件:速度相等时,两者的距离达到最大值。
追上时间计算
- 大客车位移:匀速运动,$s_{\text{客}} = v_{\text{客}} t = 12t \, \text{m}$。
- 小汽车位移:匀加速运动,$s_{\text{汽}} = \frac{1}{2} a t^2 = \frac{1}{2} \cdot 1 \cdot t^2 = \frac{t^2}{2} \, \text{m}$。
- 位移关系:追及时 $\frac{t^2}{2} = 12t + 26$,整理得 $t^2 - 24t - 52 = 0$。
- 求解方程:判别式 $\Delta = 24^2 + 4 \cdot 52 = 784$,根为 $t = \frac{24 \pm 28}{2}$,取正根 $t = 26 \, \text{s}$。
追上时速度计算
直接代入匀加速公式:
$v = a t = 1 \cdot 26 = 26 \, \text{m/s}.$
最大距离计算
- 速度相等时刻:$v_{\text{汽}} = v_{\text{客}}$,即 $a t = 12$,得 $t = 12 \, \text{s}$。
- 位移差计算:
- 大客车位移:$s_{\text{客}} = 12 \cdot 12 = 144 \, \text{m}$,总位移 $144 + 26 = 170 \, \text{m}$。
- 小汽车位移:$s_{\text{汽}} = \frac{1}{2} \cdot 1 \cdot 12^2 = 72 \, \text{m}$。
- 最大距离:$170 - 72 = 98 \, \text{m}$。