Question

（2008?濰坊模擬）一輛值勤的警車停在公路邊，當(dāng)警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以10m/s的速度勻速行駛的貨車嚴(yán)重超載時，決定前去追趕，經(jīng)過5.5s后警車發(fā)動起來，并以2.5m/s²的加速度做勻加速運(yùn)動，并盡快追上貨車，但警車的行駛速度最大是25m/s．問：
（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)動后至少要多長時間才能追上貨車？

Answer 1

分析：（1）在兩車速度相等前，貨車的速度大于警車，兩車的距離越來越大，速度相等之后，貨車的速度小于警車，兩車的距離越來越小，所以兩車速度相等時，距離最大．根據(jù)速度相等求出時間，再根據(jù)運(yùn)動學(xué)的位移公式求出相距的最大距離．
（2）先判斷當(dāng)警車速度達(dá)到最大速度時，有沒追上．若追上，則根據(jù)位移關(guān)系，求出運(yùn)動的時間．若沒有追上，求出兩車相距的距離，之后警車以最大速度追及，根據(jù)位移關(guān)系，求出追及時間（注意此時追及時間等于加速階段的時間和勻速追及的時間之和）．

解答：解：（l）警車在追趕貨車的過程中，當(dāng)兩車速度相等時，它們的距離最大．
設(shè)警車發(fā)動后經(jīng)過t₁時間兩車的速度相等．   
則t1=

v0

a

=

10

2.5

s=4s
s_貨=v₀（t₁+t₀）=10×（4+5.5）m=95m
s_警=

1

2

a

t

2 1

=

1

2

×2.5×42m=20m
所以兩車間的最大距離△s=s_貨-s_警=75m
（2）當(dāng)警車剛達(dá)到最大速度時，運(yùn)動時間t2=

vm

a

=

25

2.5

s=10s
    s'_貨=v₀（t₂+t₀）=10×（10+5.5）m=155m
   s'_警=

1

2

a

t

2 2

=

1

2

×2.5×102m=125m
    因為s'_貨＞s'_警，故此時警車尚未趕上貨車
警車剛達(dá)到最大速度時兩車距離△s′=s'_貨-s'_警=30m，
警車達(dá)到最大速度后做勻速運(yùn)動，設(shè)再經(jīng)過△t時間追趕上貨車．
則：△t=

△s′

vm-v0

=2s
所以警車發(fā)動后要經(jīng)過t=t₂+△t=12s才能追上貨車．

點評：解決本題的關(guān)鍵知道速度小者加速追速度大者，兩者速度相等時，距離最大．以及知道警車追上貨車時，兩車的位移相等．