某公交车从站点出发,由静止开始做匀加速直线运动,行驶8.0m时,发现站点上还有一名乘客没有上车,司机立即刹车做匀减速直线运动至停车.公交车开始做减速运动1.0s时,该乘客发现公交车减速,立即匀速追赶,公交车停止运动时该乘客恰好赶到.公交车从启动到停止总共历时9.0s,行进了24m.人和车均可视为质点.求:(1)公交车运行的最大速度(结果保留两位有效数字);(2)追赶公交车过程中该乘客的速度大小(结果保留两位有效数字).

问题描述:

某公交车从站点出发,由静止开始做匀加速直线运动,行驶8.0m时,发现站点上还有一名乘客没有上车,司机立即刹车做匀减速直线运动至停车.公交车开始做减速运动1.0s时,该乘客发现公交车减速,立即匀速追赶,公交车停止运动时该乘客恰好赶到.公交车从启动到停止总共历时9.0s,行进了24m.人和车均可视为质点.求:
(1)公交车运行的最大速度(结果保留两位有效数字);
(2)追赶公交车过程中该乘客的速度大小(结果保留两位有效数字).

(1)设公交车运行的最大速度为v,加速过程所用时间为t1,减速过程所用时间为t2.由运动学规律可得:
 

0+v
2
t1+
v+0
2
t2=x     ①
其中t1+t2=t ②
联立①②式解得:v=
2x
t
=
2×24
9
m/s=
16
3
m/s=5.3m/s 
(2)公交车从启动到速度达到最大的过程,由运动学规律可得:
 
0+v
2
t1=8.0m    ③
将v=
16
3
m/s代入③式解得:t1=3.0s  ④
设乘客追赶汽车的速度为v,所用时间为t3
所以乘客追赶公交车的时间t3=t-t1-△t    ⑤
乘客追赶公交车的速度v=
x
t3
  ⑥
联立④⑤⑥式解得:v=4.8m/s  
答:
(1)公交车运行的最大速度为5.3m/s;
(2)追赶公交车过程中该乘客的速度大小为4.8m/s.
答案解析:(1)汽车先匀加速运动后匀减速运动,用平均速度乘以时间得到两个过程的位移,位移之和等于24m,列式求解最大速度;(2)运用运动学公式求出汽车匀速和匀减速运动的总时间,再求出人两段匀速过程的总时间,最后求出该乘客的速度大小.
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:本题关键分析清楚车和人的运动情况,然后根据运动学公式分析得出车和人运动的时间,再进行比较即可.