Question

8．超載和超速是造成交通事故的隱患之一．有一輛值勤的警車停在公路邊，交警突然發(fā)現(xiàn)從他旁邊15m/s的速度勻速行駛的貨車嚴(yán)重超載，他決定前去追趕，經(jīng)過4s后發(fā)動警車，以a=2.5m/s²加速度做勻加速運動，但警車的最大速度是25m/s，求：
（1）警車在追趕貨車的過程中，兩車間的最大距離是多少？
（2）警車發(fā)動后要多長時間才能追上貨車？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)兩車速度相等時，相距最遠(yuǎn)，結(jié)合速度時間公式求出相距最遠(yuǎn)的時間，通過位移關(guān)系求出相距的最大距離．
（2）根據(jù)位移關(guān)系，結(jié)合運動學(xué)公式求出追及的時間．

解答 解：（1）設(shè)警車最大速度為v，貨車速度為v₁，警車加速t₁時間，兩車速度相等此時相距最遠(yuǎn)．
由：v_t-v₀=at
t₁=$\frac{{v}_{1}}{a}$=$\frac{15}{2.5}$s=6s…①
貨車位移：x_貨=v₁ （t₁+t₀）=[15×（6+4）]m=150m…②
警車位移：x_警=$\frac{1}{2}$v₁t₁=$\frac{1}{2}$×15×6m=45m…③
所以兩車間的最大距離為：△x=x_貨-x_警=（150-45）m=105m…④
（2）當(dāng)警車達(dá)最大速度時，加速時間為：t₂=$\frac{v}{a}$=$\frac{25}{2.5}$s=10s…⑤
這段時間貨車位移：x₁=v₁ （t₂+t₀）=[15×（10+4）]m=210m…⑥
警車位移：x₂=$\frac{1}{2}$vt₂=$\frac{1}{2}$×25×10m=125m…⑦
因為x₁＞x₂，故此時警車尚未趕上貨車，且此時兩車距離△x′=x₁-x₂=85m…⑧
警車達(dá)到最大速度后做勻速運動，設(shè)再經(jīng)過△t時間迫趕上貨車．則：
v△t=△x′+v₁△t…⑨
解得$△t=\frac{△x′}{v-{v}_{1}}$=$\frac{85}{25-15}$s=8.5s…⑩
所以警車發(fā)動后要經(jīng)過t=t₂+△t=10+8.5=18.5s才能追上貨車．               
答：（1）警車在追趕貨車的過程中，兩車間的最大距離是105m；
（2）警車發(fā)動后要18.5s時間才能追上貨車；

點評 本題考查了運動學(xué)中的追及問題，關(guān)鍵抓住位移關(guān)系，結(jié)合運動學(xué)公式靈活求解，知道速度相等時相距最遠(yuǎn)．