问题 问答题

一辆执勤的警车停在公路旁,当警员发现从他旁边以8m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定前去拦截,经2.5s警车发动起来,以加速度2m/s2的加速度匀加速开出.求:

(1)警车要多长时间才能追上违章的货车?

(2)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少?

(3)若警车以2m/s2的加速度匀加速运动能达到的最大速度为16m/s,警车要多长时间才能追上违章的货车?

答案

(1)设经过时间t后警车追上违章货车.

此时货车的位移x=v1(t+2.5),警车的位移x=

1
2
at2

根据x=x,代入数据得,t=10s,t=-2s(舍去)

故警车要经过10s才能追上违章的货车.

(2)当警车和货车的速度相等时,两车的距离最大.

速度相等时,所经过的时间t′=

v1
a
=
8
2
s=4s

此时货车的位移x1=v1(t′+2.5)=8×6.5m=52m.

警车的位移x2=

1
2
at2=
1
2
×2×16m=16m

△x=x1-x2=36m

故两车相距的最大距离为36m.

(3)根据v=at=2×10m/s=20m/s>16m/s

知警车先做匀加速直线运动,再做匀速运动进行追及.设追及的时间为t″.

则货车的位移x1′=v1(t″+2.5)

警车的位移x2′=

vm2
2a
+vm(t″-
vm
a
)

根据x1′=x2′代入数据得t″=10.5s

故警车经过10.5s追上违章货车.

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