一辆汽车以8m/s的速度匀速行驶且即将通过两个路口.某一时刻汽车距离第一路口的停车线18m,此时第一个路口的绿灯还有2s熄灭,第二个路口的绿灯还8s熄灭.已知两路口停车线间距为100m,该车加速时最大加速度大小为2m/s2;减速时最大加速度大小为7m/s2.该路段允许行驶的最大速度为14m/s.忽略汽车长度,试问:
(1)如果汽车立即做匀加速直线运动,在绿灯熄灭前汽车能否通过第一路口停车线?并说明理由.
(2)如果汽车立即做匀加速直线运动,在绿灯熄灭前汽车能否通过第二路口停车线?并说明理由.
(3)试求汽车从初位置到第二路口停车线停下来所用最短时间.(结果保留一位小数)
解:(1)从该时刻起,让汽车以最大速度做匀加速运动,2s内的位移为x,2s内的速度为v,
则x=v
0t+
a
1t
2=20m>18m
v=v
0+a
1t=12m/s<14m/s
所以汽车可以通过第一个路口.
(2)设汽车达到最大速度的时间为t
1,此段位移为x
1,则根据速度公式有
t
1=
=3s
此段位移为x
1=v
0t
1+
a
1t
12=33m
匀速运动到第二个路口停车线的时间为t
2,则
x
2=d
1+d
2-x
1t
2=
=6.07s
到达第二个路口的总时间为t
总,则
t
总=t
1+t
2=9.07s>8s
所以不能通过第二个路口.
(3)设汽车从最大速度状态以最大加速度减速停下所用时间为t
3,位移为x
3,则
t
3=
=2s
x
3=
t
3=14m
匀速运动的位移和时间分别为x'
2和t'
2,则x'
2=d
1+d
2-x
1?x
3t'
2=
=5.1s
总时间t′
总=t
1+t′
2+t
3=10.1s
答:(1)汽车可以通过第一个路口;(2)不能通过第二个路口;(3)总时间为10.1s
分析:(1)从该时刻起,让汽车以最大速度做匀加速运动,求出2s内的位移x,2s内的速度v,跟汽车距离第一路口的停车线的距离和最大速度进行比较即可求解;
(2)先求出汽车达到最大速度的时间和此过程中的位移,后以此速度匀速运动,根据位移关系求出匀速运动的位移,再求出匀速运动的时间,看总时间与8s进行比较即可解题;
(3)先求出汽车从最大速度状态以最大加速度减速停下所用时间和位移,进而可以求出匀速运动的位移,再求出匀速运动的时间,总时间为三者时间之和.
点评:本题是匀变速基本公式的直接运用,注意理解题目中的隐含条件即可,难度适中.