题目
11.为抢救病人,一辆救护车紧急出发,鸣着笛沿水平直路从时由静止开始做匀加速运动,加速度大-|||-小=2m/(s)^2 ,在 _(1)=10s 时停止加速开始做匀速运动,之后某时刻救护车停止鸣笛, _(2)=41s 时在救护-|||-车出发处的人听到救护车发出的最后的鸣笛声。已知声速v0=340m/s求:-|||-(1)救护车匀速运动时的速度大小;-|||-(2)在停止鸣笛时救护车距出发处的距离。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题综合考查匀变速直线运动、匀速运动与声音传播问题的结合,需建立物理过程的数学模型。
解题核心思路:
- 第一问:直接利用匀加速运动的速度公式计算匀速时的速度。
- 第二问:需联立救护车运动的位移与声音传播的时间关系,建立方程求解停止鸣笛的时间,进而计算位移。
破题关键点:
- 匀加速阶段:位移公式 $s_1 = \frac{1}{2} a t_1^2$,末速度 $v = a t_1$。
- 匀速阶段:位移公式 $s_2 = v(t - t_1)$。
- 声音传播:声音传播时间 $\Delta t = t_2 - t$,传播距离等于救护车停止鸣笛时的位移 $S = v_0 \Delta t$。
第(1)题
匀加速末速度计算
救护车匀加速时间为 $t_1 = 10 \, \text{s}$,加速度 $a = 2 \, \text{m/s}^2$,匀速时的速度为:
$v = a t_1 = 2 \times 10 = 20 \, \text{m/s}$
第(2)题
设定停止鸣笛时间
设救护车停止鸣笛的时间为 $t$,此时总位移为:
$S = s_1 + s_2 = \frac{1}{2} a t_1^2 + v(t - t_1)$
其中 $s_1 = \frac{1}{2} \times 2 \times 10^2 = 100 \, \text{m}$,$s_2 = 20(t - 10)$,故:
$S = 100 + 20(t - 10) = 20t - 100$
声音传播时间关系
声音传播时间为 $\Delta t = t_2 - t = 41 - t$,传播距离等于 $S$:
$S = v_0 \Delta t = 340 \times (41 - t)$
联立方程求解
联立 $20t - 100 = 340(41 - t)$:
$20t - 100 = 13940 - 340t \\
360t = 14040 \\
t = 39 \, \text{s}$
计算位移
将 $t = 39 \, \text{s}$ 代入 $S = 20t - 100$:
$S = 20 \times 39 - 100 = 680 \, \text{m}$