A、B两列火车在同一轨道上同向行驶,A在前,速度为vA=10m/s,B车在后速度 vB=30m/s,因大雾能见度低,B车在距A车d=500m时,才发现前方有A车,这时B车立即刹车,但要经过1800m B车才能停止.问:(1)A车若仍按原速前进,两车是否会相撞?若会相撞,将在何时发生?(2)B车在刹车的同时发出信号,A车司机在收到信号1.5s后加速前进,求A车的加速度多大时,才能避免事故发生.

问题描述:

A、B两列火车在同一轨道上同向行驶,A在前,速度为vA=10m/s,B车在后速度 vB=30m/s,因大雾能见度低,B车在距A车d=500m时,才发现前方有A车,这时B车立即刹车,但要经过1800m B车才能停止.问:
(1)A车若仍按原速前进,两车是否会相撞?若会相撞,将在何时发生?
(2)B车在刹车的同时发出信号,A车司机在收到信号1.5s后加速前进,求A车的加速度多大时,才能避免事故发生.

(1)B车立即刹车,做匀减速运动,设a为B车加速度,
由公式v2

v
2
0
+2as
解得:加速度a=
0−302
2×1800
m/s2=-0.25m/s2     
若B车达到A车的速度,由公式v2
v
2
0
+2as

则有s1
v2
v
2
0
2a
=
102−302
−2×0.25
m
=1600m
所需要的时间为t1
v−v0
a
10−30
−0.25
s=80s

而在80s内,A车行驶位移为s2=vAt1=10×80m=800m
因为:1600m>500m+800m
所以有B车已撞了A车.
若相撞,则有vBt2+
1
2
a
t
2
2
vAt2
+d
解之得:t2≈31s
s=vAt2+d=810m
(2)设A车司机收到信号后以加速度aA加速前进,两车恰相遇不相撞应满足速度关系:vA=vB
即为:30-0.25t=10+aA(t-1.5)…①
位移关系为:sB=sA+x0
即:30t-
1
2
×0.25t2=500+10×1.5+10(t-1.5)+
1
2
aA(t-1.5)2…②
将①②联立,解得:t=48.84s     aA=0.16m/s2
所以车的加速度大于0.16m/s2时才能避免事故.
答:(1)相撞,经过31.5s,相撞点在B车刹车开始地点前方810m.
(2)A车的加速度大于0.16m/s2时才能避免事故.
答案解析:(1)A、B两列火车在同轨道上同向行驶,A车在前做匀速运动,而B车在距A车500m时才发现前方有A车,这时B车立即刹车,做匀减速运动.A车若按原速度前进,则做匀减速直线运动,由公式算出刹车的加速度大小,及停止时间.从而可求出它们相遇的时间,最终可求出B 车再开多少米就相撞了.
(2)当B车在刹车的同时发出信号后,B车做匀减速运动,A车做匀速,收到信号1.5S后才加速前进.从而求出1.5s时两车的距离,并算出此时的B车的速度.由速度公式可得出俩车速度相同时的时间,最终确定A车的加速度多大时才能避免事故.
考试点:匀变速直线运动的位移与时间的关系;匀变速直线运动的速度与时间的关系.

知识点:本题是物体做匀减速、匀速及匀加速相综合的应用,不论是什么运动,它们的运动时间是相同的,所以有的根据速度相同来求出位移,有的根据位移关系来确定速度大小.