题目
一辆在绵遂高速公路上以108km/h的速度行驶的小汽车,突然发现同一车道的正前方100m处停有一辆故障车,由于无法从其它车道避让,司机从发现前方故障车到开始制动有1s的反应时间,制动后小汽车以a=6m/s2的加速度做匀减速直线运动,请你通过计算判定这辆小汽车是否会与前方故障车发生追尾事故?
一辆在绵遂高速公路上以108km/h的速度行驶的小汽车,突然发现同一车道的正前方100m处停有一辆故障车,由于无法从其它车道避让,司机从发现前方故障车到开始制动有1s的反应时间,制动后小汽车以a=6m/s2的加速度做匀减速直线运动,请你通过计算判定这辆小汽车是否会与前方故障车发生追尾事故?
题目解答
答案
解:(1)司机反应时间内汽车做匀速运动,v0=$\frac{108}{3.{6}}$=30m/s
=v0t
解得,x1=30m
设减速位移为x2
v${\;}_{0}^{2}$=2ax2
解得,x2=$\frac{3{0}^{2}}{2×6}$=75m
从发现故障车到停下来通过的距离x=x1+x2=105m
即x>100m,故会发生追尾
答:这辆小汽车是会与前方故障车发生追尾事故.
=v0t
解得,x1=30m
设减速位移为x2
v${\;}_{0}^{2}$=2ax2
解得,x2=$\frac{3{0}^{2}}{2×6}$=75m
从发现故障车到停下来通过的距离x=x1+x2=105m
即x>100m,故会发生追尾
答:这辆小汽车是会与前方故障车发生追尾事故.
解析
考查要点:本题主要考查匀速运动和匀减速直线运动的综合应用,涉及单位换算、运动学公式的灵活运用,以及实际问题的判断能力。
解题核心思路:
- 单位统一:将汽车行驶速度从km/h转换为m/s;
- 分阶段计算位移:
- 反应时间内:汽车做匀速直线运动,位移为速度乘以时间;
- 制动过程中:汽车做匀减速运动至停止,利用速度位移公式计算位移;
- 总位移比较:将两段位移相加,与故障车距离对比,判断是否追尾。
破题关键点:
- 正确应用匀减速运动公式,注意加速度为负值;
- 总位移是否超过安全距离是最终判断依据。
单位换算
汽车初速度:
$v_0 = \frac{108 \, \text{km/h}}{3.6} = 30 \, \text{m/s}$
反应时间内位移
司机反应时间 $t = 1 \, \text{s}$ 内,汽车匀速行驶:
$x_1 = v_0 \cdot t = 30 \, \text{m/s} \times 1 \, \text{s} = 30 \, \text{m}$
制动过程中位移
汽车以加速度 $a = -6 \, \text{m/s}^2$ 匀减速至停止,利用公式:
$v^2 = v_0^2 + 2a x_2$
末速度 $v = 0$,代入得:
$0 = 30^2 + 2 \times (-6) \times x_2$
解得:
$x_2 = \frac{30^2}{2 \times 6} = \frac{900}{12} = 75 \, \text{m}$
总位移与判断
总位移:
$x = x_1 + x_2 = 30 \, \text{m} + 75 \, \text{m} = 105 \, \text{m}$
因 $105 \, \text{m} > 100 \, \text{m}$,故会发生追尾。