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4.AB两地相距600m,质点从A点由静止出发沿直线运动到B点停止,在这段时间内,物体可以做匀速运动,也可以做匀变速运动.已知加速时加速度大小为2m/s2,减速时加速度大小为4m/s2,要使质点从A到B运动的时间最短,质点应如何运动?并求出最短时间t.

分析 要使质点由A到达B的时间最短,质点必须没有匀速过程,只有匀加速运动和匀减速运动,即质点先做匀加速直线运动,后做匀减速直线运动,根据速度位移公式求出最大速度,结合速度时间公式求出最短时间.

解答 解:要使质点由A到达B的时间最短,质点必须没有匀速过程,只有匀加速运动和匀减速运动,设最大速度为v,则有:
$\frac{{v}^{2}}{2{a}_{1}}+\frac{{v}^{2}}{2{a}_{2}}$=s,
代入数据解得最大速度为:
v=40m/s,
则最短时间为:
t=$\frac{v}{{a}_{1}}+\frac{v}{{a}_{2}}=\frac{40}{2}+\frac{40}{4}s=30s$.
答:质点先匀加速直线运动,再匀减速直线运动,时间最短,最短时间为30s.

点评 本题涉及两个过程的运动学问题,关键要抓住两个过程之间速度联系.也可以运用作速度图象的方法求解.

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