一辆摩托车行驶的最大速度为108km/h.现让摩托车由静止出发,要求在4min内追上前方相距1km、正以25m/s的速度在平直公路上行驶的汽车.则该摩托车行驶时,至少应具有多大的加速度?

问题描述:

一辆摩托车行驶的最大速度为108km/h.现让摩托车由静止出发,要求在4min内追上前方相距1km、正以25m/s的速度在平直公路上行驶的汽车.则该摩托车行驶时,至少应具有多大的加速度?

摩托车最大速度Vm=108km/h=30m/s,t=4min=240s,s0=1000m,v0=25m/s.
假设摩托车一直匀加速追赶汽车,则:

1
2
at2=v0t+S0
代入数据解得a=
7
32
m/s2
摩托车追上汽车时的速度:
 V=at=
7
32
×240m/s=52.5 m/s 
因为摩托车的最大速度为30m/s,所以摩托车不能一直匀加速追赶汽车.应先匀加速到最大速度再匀速追赶.
vm
2
t1+vm(t-t1)=s0+v0t   
其中vm=at1
代入数据解得:t1=
40
3
s    a=2.25m/s2
答:摩托车加速度至少为2.25m/s2
答案解析:假设摩托车在追及的过程中一直加速,结合位移关系,根据运动学公式求出追及的加速度,从而根据速度时间公式求出摩托车的速度,判断出是否在加速过程中追上还是在匀速运动的过程中追上.若在匀速运动的过程中追上,再根据运动学公式,结合位移关系求出追及的加速度.
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,关键抓住位移关系,运用运动学公式灵活求解.