题目
汽车A以 _(A)=4m/s 的速度向右做匀速直线运动,发现前-|||-方相距 _(0)=7m 处、以 _(B)=10m/s 的速度同向运动的汽车-|||-B正开始匀减速刹车直到静止后保持不动,其刹车的加速-|||-度大小 =2m/(s)^2 从此刻开始计时。求:-|||-(1)A追上B前,A、B间的最远距离是多少?-|||-(2)经过多长时间A恰好追上B?

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查匀变速直线运动的追及问题,涉及相对速度、位移关系及分阶段分析。
解题核心思路:
- 最远距离:当两车速度相等时,两车间的距离达到最大值。此时两车速度相同,相对速度为零,之后A车会逐渐追近。
- 追及时间:需分两阶段分析:① B车未停止时的运动阶段;② B车静止后A车继续追赶的阶段。需先计算B车完全停止的时间和位移,再判断剩余距离。
破题关键点:
- 速度相等条件:确定最远距离的时间点。
- 分阶段计算:B车停止后变为静止,此时追及问题转化为匀速运动追击静止物体。
第(1)题:最远距离
确定速度相等时间
汽车B的速度随时间变化为:
$v_B(t) = v_B - a t$
当两车速度相等时:
$v_A = v_B - a t \implies t = \frac{v_B - v_A}{a} = \frac{10 - 4}{2} = 3 \, \text{s}$
计算位移差
- A车位移:
$x_A = v_A t = 4 \times 3 = 12 \, \text{m}$ - B车位移:
$x_B = v_B t - \frac{1}{2} a t^2 = 10 \times 3 - \frac{1}{2} \times 2 \times 3^2 = 21 \, \text{m}$ - 最远距离:
$\Delta x_{\text{max}} = x_B + x_0 - x_A = 21 + 7 - 12 = 16 \, \text{m}$
第(2)题:追及时间
B车停止时间与位移
B车停止时间:
$t_1 = \frac{v_B}{a} = \frac{10}{2} = 5 \, \text{s}$
B车总位移:
$x_B' = \frac{v_B^2}{2a} = \frac{10^2}{2 \times 2} = 25 \, \text{m}$
A车在$t_1$时间内的位移
$x_A' = v_A t_1 = 4 \times 5 = 20 \, \text{m}$
剩余距离与追及时间
此时两车间距:
$\Delta x = x_B' + x_0 - x_A' = 25 + 7 - 20 = 12 \, \text{m}$
A车追上剩余距离所需时间:
$t_2 = \frac{\Delta x}{v_A} = \frac{12}{4} = 3 \, \text{s}$
总时间:
$t_{\text{总}} = t_1 + t_2 = 5 + 3 = 8 \, \text{s}$