Question

【題目】小轎車(chē)以20m/s的速度在平直公路上勻速行駛,司機(jī)發(fā)現(xiàn)正前方有個(gè)收費(fèi)站，經(jīng)20s后司機(jī)才開(kāi)始剎車(chē)使車(chē)勻減速恰停在繳費(fèi)窗口,繳費(fèi)后勻加速到20m/s后繼續(xù)勻速前行。已知小轎車(chē)剎車(chē)時(shí)的加速度為2m/s2,停車(chē)?yán)U費(fèi)所用時(shí)間為30s,啟動(dòng)時(shí)加速度也為2m/s2。

（1）司機(jī)是在離收費(fèi)窗口多遠(yuǎn)處發(fā)現(xiàn)收費(fèi)站的。

（2）因國(guó)慶放假期間，全國(guó)高速路免費(fèi)通行，小轎車(chē)可以不停車(chē)通過(guò)收費(fèi)站，但要求轎車(chē)通過(guò)收費(fèi)窗口前9m區(qū)間速度不超過(guò)6m/s，則國(guó)慶期間該小轎車(chē)：

①應(yīng)離收費(fèi)窗口至少多遠(yuǎn)處開(kāi)始剎車(chē)？

②因不停車(chē)通過(guò)可以節(jié)約多少時(shí)間？

Answer 1

【答案】（1）500m（2）①100m；②34.05s

【解析】

(1) 根據(jù)題意，設(shè)司機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)位移為s1；減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，位移為s2．

剎車(chē)時(shí)間

剎車(chē)位移

所以司機(jī)在離收費(fèi)站窗口

s=100m+400m=500m

處發(fā)現(xiàn)收費(fèi)站的．

(2) ①根據(jù)題意轎車(chē)應(yīng)該在收費(fèi)窗口前9m處速度減為6m/s，設(shè)車(chē)減速位移為s1′，根據(jù)得

所以，轎車(chē)應(yīng)離收費(fèi)窗口

91m+9m=100m

處開(kāi)始剎車(chē)．

②設(shè)停車(chē)收費(fèi)后加速時(shí)間為t3，位移為s3，則有：

若停車(chē)收費(fèi)經(jīng)過(guò)窗口前100m到窗后100m的總時(shí)間為：

t1+t2+t3=10s+30s+10s=50s

若不停車(chē)收費(fèi)也是窗前100m開(kāi)始剎車(chē)，時(shí)間為：

窗口前勻速時(shí)間：

窗口后加速到20m/s所用時(shí)間為：

加速運(yùn)動(dòng)的位移根據(jù)可知

窗口后還有

100-91=9（m）

勻速運(yùn)動(dòng)，其時(shí)間為：

若不停車(chē)經(jīng)過(guò)窗口前100m到窗口后200m的總時(shí)間為：

t4+t5+t6+t7=7+1.5s+7s+0.45s=15.95s

所以不停車(chē)通過(guò)可以節(jié)約時(shí)間為

50s-15.95s=34.05s