题目
长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶,速率为v0,要通过前方一长为L的隧道,当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v<v0)。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a,则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为( )A. (({v_0)-v})/((2a))+((L+l))/(v)B. (({v_0)-v})/(a)+((L+2l))/(v)C. ((3({{v_0)-v})})/((2a))+((L+l))/(v)D. ((3({{v_0)-v})})/(a)+((L+2l))/(v)
长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶,速率为v0,要通过前方一长为L的隧道,当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v<v0)。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a,则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为( )
- A. $\frac{{{v_0}-v}}{{2a}}$+$\frac{{L+l}}{v}$
- B. $\frac{{{v_0}-v}}{a}$+$\frac{{L+2l}}{v}$
- C. $\frac{{3({{v_0}-v})}}{{2a}}$+$\frac{{L+l}}{v}$
- D. $\frac{{3({{v_0}-v})}}{a}$+$\frac{{L+2l}}{v}$
题目解答
答案
解:当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v<v0),可知列车进入隧道前需减速至v,然后匀速通过隧道,全部出隧道后需加速到v0,则
减速时间:t1=$\frac{v-{v}_{0}}{-2a}$,
匀速时间:t2=$\frac{L+l}{v}$,
加速时间:t3=$\frac{{v}_{0}-v}{a}$,
列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为
t=t1+t2+t3
解得:t=$\frac{3({v}_{0}-v)}{2a}+\frac{L+l}{v}$,
故C正确,ABD错误;
故选:C。
减速时间:t1=$\frac{v-{v}_{0}}{-2a}$,
匀速时间:t2=$\frac{L+l}{v}$,
加速时间:t3=$\frac{{v}_{0}-v}{a}$,
列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为
t=t1+t2+t3
解得:t=$\frac{3({v}_{0}-v)}{2a}+\frac{L+l}{v}$,
故C正确,ABD错误;
故选:C。
解析
步骤 1:确定减速时间
列车从正常行驶速率v_0减速至速率v,加速度大小为2a,根据速度-时间关系,减速时间t_1为:
t_1 = $\frac{v - v_0}{-2a}$ = $\frac{v_0 - v}{2a}$
步骤 2:确定匀速通过隧道时间
列车以速率v匀速通过隧道,列车完全进入隧道到完全出隧道的总距离为L+l,因此匀速时间t_2为:
t_2 = $\frac{L + l}{v}$
步骤 3:确定加速时间
列车从速率v加速至正常行驶速率v_0,加速度大小为a,根据速度-时间关系,加速时间t_3为:
t_3 = $\frac{v_0 - v}{a}$
步骤 4:计算总时间
列车从减速开始至回到正常行驶速率v_0所用时间t为:
t = t_1 + t_2 + t_3
t = $\frac{v_0 - v}{2a}$ + $\frac{L + l}{v}$ + $\frac{v_0 - v}{a}$
t = $\frac{v_0 - v}{2a}$ + $\frac{v_0 - v}{a}$ + $\frac{L + l}{v}$
t = $\frac{3(v_0 - v)}{2a}$ + $\frac{L + l}{v}$
列车从正常行驶速率v_0减速至速率v,加速度大小为2a,根据速度-时间关系,减速时间t_1为:
t_1 = $\frac{v - v_0}{-2a}$ = $\frac{v_0 - v}{2a}$
步骤 2:确定匀速通过隧道时间
列车以速率v匀速通过隧道,列车完全进入隧道到完全出隧道的总距离为L+l,因此匀速时间t_2为:
t_2 = $\frac{L + l}{v}$
步骤 3:确定加速时间
列车从速率v加速至正常行驶速率v_0,加速度大小为a,根据速度-时间关系,加速时间t_3为:
t_3 = $\frac{v_0 - v}{a}$
步骤 4:计算总时间
列车从减速开始至回到正常行驶速率v_0所用时间t为:
t = t_1 + t_2 + t_3
t = $\frac{v_0 - v}{2a}$ + $\frac{L + l}{v}$ + $\frac{v_0 - v}{a}$
t = $\frac{v_0 - v}{2a}$ + $\frac{v_0 - v}{a}$ + $\frac{L + l}{v}$
t = $\frac{3(v_0 - v)}{2a}$ + $\frac{L + l}{v}$