A、B两列火车,在同一轨道上同向行驶,A车在前,其速度vA=10m/s,B车在后,速度vB=30m/s,因大雾能见度很低,B车在距A车x0=75m时才发现前方有A车,这时B车立即刹车,但B车要经过180m才能停止,问:B车刹车时A车仍按原速率行驶,两车是否会相撞?若会相撞,将在B车刹车后何时相撞?若不会相撞,则两车最近距离是多少?

问题描述:

A、B两列火车,在同一轨道上同向行驶,A车在前,其速度vA=10m/s,B车在后,速度vB=30m/s,因大雾能见度很低,B车在距A车x0=75m时才发现前方有A车,这时B车立即刹车,但B车要经过180m才能停止,问:B车刹车时A车仍按原速率行驶,两车是否会相撞?若会相撞,将在B车刹车后何时相撞?若不会相撞,则两车最近距离是多少?

假设不相撞,依题意画出运动过程示意图,如图所示

B车做匀减速运动的加速度aB

0−vB2
2x
−900
360
=−2.5m/s2
设经过时间t两车速度相等,对B车有:vA=vB+aBt                  
解得t=
vAvB
aB
10−30
−2.5
=8s

此时B车的位移有xBvBt+
1
2
aBt2=30×8−
1
2
×2.5×82
=160m.            
A车的位移有xA=vAt=10×8=80 m                                  
因xB>x0+xA,故两车会相撞                                       
设经过时间t′两车相撞,则有vAt′+x0vBt′+
1
2
aBt2

代入数据解得,t1′=6 s,t2′=10 s(舍去)                
答:两车会相撞,经过6s相撞.
答案解析:根据速度时间公式求出速度相等的时间,结合位移关系判断两车是否相撞.若相撞,结合位移关系,根据运动学中的位移公式求出相撞的时间.
考试点:匀变速直线运动的位移与时间的关系.

知识点:本题考查了运动学中的追及问题,知道速度大者减速追及速度小者,若不相撞,速度相等时,有最小距离,通过速度相等时的位移关系判断两车是否相撞,不能通过速度减为零后的位移关系判断是否相撞.