第一章 | 运动的描述
第3节 位置变化快慢的描述——速度
第1课时 速度 速度—时间图像
课时跟踪检测
组—重基础·体现综合
1.(多选)关于速度的定义式v=,下列叙述正确的是( )
A.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移Δx成正比,与运动时间Δt成反比
B.速度v的大小与运动的位移Δx和时间Δt都无关
C.此速度定义式适用于任何运动
D.速度是表示物体运动快慢及方向的物理量
2.小李乘坐高铁,当他所在的车厢刚要进隧道时,看到车厢内显示屏上的示数为 216 km/h,他立即观察手表秒针走动,经过 20 s车厢出了隧道,则该隧道的长度约为( )
A.600 m B.1 200 m
C.2 160 m D.4 320 m
3.为提高百米赛跑运动员的成绩,教练员分析了运动员跑百米全程的录像带,测得运动员在前7 s跑了49 m,7 s末到7.1 s末跑了0.92 m,全程共用12 s。下列说法中正确的是( )
A.运动员在百米全过程的平均速度是7 m/s
B.运动员在前7 s的平均速度是8.3 m/s
C.运动员在7 s末的瞬时速度约为9.2 m/s
D.运动员在7~12 s内的平均速度为10 m/s
4.如图所示,成都到重庆的“和谐”号动车车厢内,有可以实时显示相关信息的显示屏,图中甲处的数据(7:54)、乙处的数据(251 km/h)分别表示了两个物理量。下列有关说法中正确的是( )
A.甲处表示时间,乙处表示平均速度
B.甲处表示时间,乙处表示瞬时速度
C.甲处表示时刻,乙处表示平均速度
D.甲处表示时刻,乙处表示瞬时速度
5.如图所示,物体沿曲线轨迹的箭头方向运动,沿AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹运动所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s。图中方格的边长均为1 m。下列说法不正确的是( )
A.物体在AB段的平均速度大小为 1 m/s
B.物体在ABC段的平均速度大小为 m/s
C.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度
D.物体在B点时的速度大小等于物体在ABC段的平均速度大小
6.(2024·江西高考)一质点沿x轴运动,其位置坐标x与时间t的关系为x=1+2t+3t2(x的单位是m,t的单位是s)。关于速度及该质点在第1 s内的位移,下列选项正确的是( )
A.速度是对物体位置变化快慢的描述;6 m
B.速度是对物体位移变化快慢的描述;6 m
C.速度是对物体位置变化快慢的描述;5 m
D.速度是对物体位移变化快慢的描述;5 m
7.在匀速上升的电梯里,一小球从电梯地板被竖直向上弹出后又落回地板,这一过程中小球没有触碰电梯天花板,不计空气阻力,以地面为参考系,下列对这一过程的分析正确的是( )
A.小球在空中运动的位移大小一定小于路程
B.小球在空中运动的平均速度大于电梯的速度
C.小球在空中运动的平均速度小于电梯的速度
D.小球在空中运动的平均速度等于电梯的速度
8.(多选)一质点沿一边长为2 m的正方形轨道运动,每秒钟匀速移动1 m,初始位置在bc边的中点A,由b向c运动,如图所示,A、B、C、D分别是bc、cd、da、ab边的中点,则下列说法正确的是( )
A.第2 s末的瞬时速度为1 m/s
B.前2 s内的平均速度为 m/s
C.前4 s内的平均速率为0.5 m/s
D.前2 s内的平均速度为2 m/s
9.如图所示,一质点沿半径r=20 cm的圆周自A点出发沿逆时针方向匀速率运动,在2 s内运动圆周到达B点,π取3.14。求:
(1)质点的位移x和路程s;
(2)质点平均速度的大小v和平均速率v率;
(3)质点运动到B点时瞬时速度的大小vB。
组—重应用·体现创新
10.雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备,某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来。某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示,经过t=173 s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示,已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10-4 s,电磁波的速度为3×108 m/s,则该飞机的飞行速度大小约为( )
A.1 200 m/s B.900 m/s
C.500 m/s D.300 m/s
11.(多选)如图所示是A、B两个物体的速度图像,则下列说法正确的是( )
A.A、B两物体运动方向一定相反
B.开始4 s内A的速度一直小于B的速度
C.t=4 s时,A、B两物体的速度相同
D.A、B物体都做加速运动
12.一辆汽车从甲地沿平直的公路以v1=36 km/h的速度行驶,经过2 h到达乙地,休息了4 h后,又沿原路返回,以v2=54 km/h的速度运动了3 h越过甲地到达丙地。求汽车运动全程的平均速度和平均速率。
参考答案
1.答案:BCD
2.答案:B
3.答案:C
4.解析:选D 7:54在时间轴上对应一个点,所以指时刻;251 km/h是某一时刻所对应的速度,表示瞬时速度。解析:选D 7:54在时间轴上对应一个点,所以指时刻;251 km/h是某一时刻所对应的速度,表示瞬时速度。
5.答案:D
6.解析:选C 根据速度的定义式v=,即速度等于位移与时间的比值。位移是物体在一段时间内从一个位置到另一个位置的位置变化量,即速度是对物体位置变化快慢的描述,B、D错误;根据x与t的关系式可知,t=0时,质点位于x=1 m处,t=1 s时,质点位于x=6 m处,因此质点在第1 s内的位移为5 m,A错误,C正确。
7.解析:选D 小球在空中运动时,可能存在一直向上运动情况,因此位移大小可能等于路程,故A错误;因小球与电梯的位移相同,所以小球的平均速度一定等于电梯的速度,故B、C错误,D正确。
8.解析:选AB 由质点每1 s匀速移动1 m可知,质点运动的速率为1 m/s,即在每一时刻的瞬时速率均为1 m/s,每段时间内的平均速率也均为1 m/s。在2 s内质点通过的路程为2 m,由A运动到cd边的中点B,在第2 s末瞬时速度大小为1 m/s,方向由B指向d,瞬时速率为1 m/s,前2 s内的位移大小为x1=|AB|== m= m,平均速度为1== m/s,方向由A指向B,平均速率为1 m/s,故A、B正确,D错误。前4 s内质点通过的路程为4 m,平均速率仍为1 m/s,故C错误。
9.解析:(1)质点的位移是由A点指向B点的有向线段,则位移大小为线段AB的长度,
由题图中几何关系可知位移大小
x==r≈28.3 cm,
位移的方向由A点指向B点,
质点的路程为轨迹的长度,则
s=×2πr=×2π×20 cm=94.2 cm。
(2)根据平均速度的定义得
v===0.141 5 m/s,
根据平均速率的定义得
v率===0.471 m/s。
(3)质点运动的速率不变,所以质点运动到B点时,瞬时速度大小等于平均速率,即vB=v率=0.471 m/s。
答案:(1)28.3 cm,方向由A点指向B点 94.2 cm
(2)0.141 5 m/s 0.471 m/s (3)0.471 m/s
10.解析:选D 由题图甲得雷达第一次发射电磁波时,飞机距离雷达的距离为s1=ct1=×3×108×4×10-4 m=6×104 m,由题图乙得雷达第二次发射电磁波时,飞机和雷达的竖直距离为h=ct2=×3×108×2×10-4 m=3×104 m。设该段时间内飞机水平飞行的距离为s2,则s1、s2、h在空间构成一个直角三角形,利用数学关系得s2==3×104 m,飞机的飞行速度v=≈300 m/s。
11.解析:选BC 由题图可知,两物体的速度均沿正方向,故运动方向相同,故A错误;前4 s内A的速度一直小于B的速度,选项B正确;t=4 s时,两图像相交,表示A、B两物体的速度相同,故C正确;由图像可知,A物体做加速运动,B物体做减速运动,故D错误。
12.解析:汽车全程的位移大小为
x=v2t2-v1t1=54×3 km-36×2 km=90 km,
全程所用时间为t=2 h+4 h+3 h=9 h,
故汽车运动全程的平均速度
===10 km/h,
方向由甲地指向丙地。
汽车运动全程的路程为
s=v2t2+v1t1=54×3 km+36×2 km=234 km,
所以汽车运动全程的平均速率为
′===26 km/h。
答案:10 km/h,方向由甲地指向丙地 26 km/h第一章 | 运动的描述
第3节 位置变化快慢的描述——速度
第1课时 速度 速度—时间图像
核心素养点击
物理观念 (1)知道速度的定义式、单位和方向 (2)知道匀速直线运动的特点及速率的含义 (3)理解v-t图像的含义,并会根据v-t图像分析物体运动的速度随时间的变化
科学思维 (1)通过抽象概括,理解速度的含义 (2)理解平均速度和瞬时速度的区别与联系 (3)初步体会极限法在研究物理问题中的应用和意义
科学探究 能用实验数据绘制v-t图像,并会根据图像理解速度的变化特点
科学态度 与责任 联系与速度有关的实例,体会物理学在生产、生活中的用途,增强对物理学习的兴趣
一、速度
1.填一填
(1)物理意义:描述物体运动快慢的物理量。
(2)定义:位移与发生这段位移所用时间的比值。
(3)定义式:v=。
(4)单位:在国际单位制中,速度的单位是米每秒,符号是m/s或m·s-1,常用的单位还有千米每小时(km/h或km·h-1)、厘米每秒(cm/s或cm·s-1)等。
(5)矢量性:速度是矢量,其方向与时间Δt内的位移Δx的方向相同。
2.判一判
(1)运动越快的物体速度越大。 (√)
(2)物体运动的位移越大,速度越大。 (×)
(3)物体运动的速度与位移成正比,与时间成反比。 (×)
3.想一想
(1)如图甲所示,30 min内自行车行驶了8 km,汽车行驶了50 km,请思考哪个物体运动的更快?
提示:汽车运动得更快。
(2)如图乙所示,百米赛跑中小明同学跑了11 s,而小华同学跑了13.5 s,请思考小明和小华谁跑的更快呢?
提示:小明跑得更快。
二、平均速度和瞬时速度
1.填一填
(1)平均速度。
①物理意义:描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度和方向。
②定义式:=。
(2)瞬时速度。
①物理意义:描述物体在某时刻运动的快慢。
②速率:瞬时速度的大小。
③匀速直线运动:瞬时速度保持不变的运动。在匀速直线运动中,平均速度与瞬时速度相等。
2.判一判
(1)物体的瞬时速度总为零,则平均速度一定为零。 (√)
(2)物体的平均速度为零,则物体一定处于静止状态。 (×)
(3)两物体的速度分别为v1=2 m/s,v2=-3 m/s,则速度的大小关系为v1>v2。(×)
3.选一选
下列说法中正确的是 ( )
A.平均速度就是速度的平均值
B.汽车在2.5 s末的速度是指瞬时速度
C.火车以速度v经过某一段路,v是指瞬时速度
D.子弹以速度v从枪口射出,v是平均速度
答案:B
三、速度—时间 v-t 图像
1.填一填
(1)图像的建立:以时间t为横轴,速度v为纵轴,根据测量的数据在坐标系中描点,然后用平滑的曲线把这些点连接起来,即得到速度—时间(v-t)图像,如图所示。
(2)v-t图像的物理意义:可直观地表示物体速度随时间的变化情况。如图所示,从图中可看出物体的速度大小随时间不断变化;速度方向不变,与规定的正方向相同,做直线运动。
2.判一判
(1)v-t图像表示物体的运动轨迹。 (×)
(2)v-t图像形状是曲线的表示物体做曲线运动。 (×)
(3)v-t图像能反映不同时刻物体的瞬时速度大小和方向。 (√)
3.选一选
如图所示是甲、乙两物体沿某一直线运动的v-t图像,下列说法正确的是 ( )
A.甲、乙两物体均从静止开始运动
B.甲物体一直做减速运动,乙物体一直做加速运动
C.甲、乙两物体运动的方向相反
D.甲、乙两物体运动的方向相同
答案:D
主题探究 一 对速度的理解
【重难释解】
1.对定义式v=的理解
(1)公式v=中的Δx是物体运动的位移,不是路程。
(2)v=是定义式,不是决定式,不能认为v与位移Δx成正比、与时间Δt成反比。
(3)v=也叫物体位移对时间的变化率。
2.速度矢量性的理解
(1)速度既有大小,又有方向,是矢量。瞬时速度的方向就是物体此时刻的运动方向。
(2)比较两个速度是否相同时,既要比较其大小是否相等,又要比较其方向是否相同。
典例1 (多选)甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,取向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则可知 ( )
A.乙质点的速度大于甲质点的速度
B.因为+2>-4,所以甲质点的速度大于乙质点的速度
C.这里正、负号的物理意义是表示质点的运动方向
D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距60 m
[解析] 速度是矢量,其正、负表示质点的运动方向,故A、C正确,B错误;甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,10 s内甲运动了20 m,乙运动了40 m,故10 s后甲、乙相距60 m,D正确。
[答案] ACD
速度的正负不表示大小而是表示速度的方向,负号表示速度的方向与规定的正方向相反;比较两个速度的大小要看其绝对值。
【素养训练】
1.(多选)下列关于速度的说法正确的是 ( )
A.速度是矢量,既有大小也有方向
B.速度描述物体运动的快慢,只有大小
C.速度越大,物体的位移越大
D.速度越大,物体在单位时间内的位移越大
答案:AD
2.某驾驶员使用定速巡航,在高速公路上以时速110千米行驶了200千米。其中“时速110千米”“行驶200千米”分别是指 ( )
A.速度、位移 B.速度、路程
C.速率、位移 D.速率、路程
答案:D
主题探究 二 平均速度与瞬时速度、平均速率的比较
[问题驱动]
如图甲所示,让小球沿斜槽滚下,依次通过O、A、B、C四点。
(1)请结合图甲中数据计算小球在OA、OB、OC各段的平均速度,并且比较计算结果,说明计算平均速度要注意什么问题?
提示:0.70 m/s 0.80 m/s 0.90 m/s;小球在OC段运动得最快,由计算结果说明计算平均速度要注意明确是求哪一段位移(或时间)内的平均速度。
(2)请思考小球在OA、OB、OC各段的平均速度中,哪一段的平均速度更接近经过O点的瞬时速度?
提示:OA段的平均速度更接近经过O点的瞬时速度。
(3)如图乙所示,请思考OA、OA1、OA2、OA3各段的平均速度中,哪一段的平均速度更接近小球经过O点的瞬时速度?
提示:OA3段的平均速度更接近小球经过O点的瞬时速度。
【重难释解】
1.平均速度和瞬时速度的比较
项目 平均速度 瞬时速度
物理意义 描述物体在一段时间内运动的快慢和方向,与一段时间或位移对应,只能粗略描述物体运动的快慢及方向 描述物体在某时刻运动的快慢和方向,与时刻或位置对应,可以精确描述物体运动的快慢及方向
大小 由= 求出 当Δt→0时,用= 计算出的是那一时刻的瞬时速度
方向 与位移的方向相同,不一定与物体瞬时运动方向相同 某一时刻物体运动的方向
联系 (1)在匀速直线运动中,平均速度和瞬时速度相等 (2)当位移足够小或时间足够短时,可以认为平均速度就等于瞬时速度
2.平均速度与平均速率的区别与联系
项目 平均速度 平均速率
区别 定义 平均速度== 平均速率= =
标矢性 矢量 标量
物理意义 粗略描述物体位置变化的快慢 粗略描述物体运动的快慢
联 系 都是描述物体运动平均快慢的物理量
单位相同
表达式相似:平均速度=,平均速率=
只有在单方向直线运动中平均速度的大小才等于平均速率
典例2 某物体由A点出发做直线运动,前5 s向东行驶了30 m 到达B点,又向前行驶了5 s前进了60 m到达C点,在C点停了4 s后又向西行驶,经历了6 s运动了120 m到达A点西侧的D点,如图所示,求:
(1)最后6 s时间内物体的平均速度大小和方向;
(2)全过程的平均速度;
(3)全过程的平均速率。
[解析] (1)最后6 s时间内物体从C点到D点的位移大小为Δx3=120 m,则平均速度为v1===20 m/s,方向向西。
(2)全程中物体初位置为A点,末位置为D点,其位移是AD,方向向西,大小Δx=Δx3-Δx1-Δx2=120 m-30 m-60 m=30 m,所用时间t总=5 s+5 s+4 s+6 s=20 s。
则平均速度大小为v2===1.5 m/s,方向向西。
(3)全过程的路程s=30 m+60 m+120 m=210 m,
全过程的平均速率==10.5 m/s。
[答案] (1)20 m/s,方向向西
(2)1.5 m/s,方向向西
(3)10.5 m/s
物体做变速运动时,在不同阶段的平均速度一般不同,因此在求解平均速度时一定要明确所求的是哪一段时间(或位移)内的平均速度,要紧扣平均速度的定义。
典例3 一个做变速直线运动的物体:
(1)如果物体在前一半时间内的平均速度为v1,后一半时间内的平均速度为v2,求它在全程的平均速度;
(2)如果物体在前一半位移内的平均速度为v1,后一半位移内的平均速度为v2,求它在全程的平均速度′。
[解析] (1)设物体运动的总时间为2t,
则===。
(2)设物体的总位移为2x,
则′===。
[答案] (1) (2)
[迁移·发散]
1.一辆汽车沿直线运动,先以10 m/s的速度行驶完全程的四分之三,余下的路程以15 m/s的速度行驶,则汽车从开始到行驶完全程的平均速度大小为 ( )
A.10 m/s B.10.9 m/s
C.12.5 m/s D.11.25 m/s
解析:选B 设全程的位移大小为4x,由题意得到全程的平均速度v=≈10.9 m/s,故B正确。
2.物体沿着斜面运动,从斜面底端运动到顶端的平均速度为v1,然后从斜面顶端返回底端的平均速度为v2,则物体在全过程的平均速度及平均速率分别为 ( )
A., B.,
C.0, D.0,
解析:选C 物体沿着斜面运动,从底端运动到顶端然后返回底端的过程,物体的位移为零,故平均速度为零;而全过程的平均速率==,故C正确。
【素养训练】
1.(2024年1月·九省联考吉林、黑龙江卷)如图,齐齐哈尔到长春的直线距离约为400 km。某旅客乘高铁从齐齐哈尔出发经哈尔滨到达长春,总里程约为525 km,用时为2.5 h。则在整个行程中该旅客( )
A.位移大小约为525 km,平均速度大小约为160 km/h
B.位移大小约为400 km,平均速度大小约为160 km/h
C.位移大小约为525 km,平均速度大小约为210 km/h
D.位移大小约为400 km,平均速度大小约为210 km/h
解析:选B 位移是起点到终点的有向线段,则在整个行程中该旅客位移大小约为400 km,平均速度大小约为v== km/h=160 km/h,故选B。
2.“五米三向折返跑”的成绩反映了人体的灵敏素质。测定时,受试者听到口令起跑,测试员同时开始计时。如图所示,受试者从起点A全力跑向5 m处的B点用手触摸折返线后折返返回A点,然后依次到C点、A点、D点最终返回A点,所用时间即为“五米三向折返跑”的成绩。现测得某受试者成绩为7.50 s。该受试者在测试全过程中的平均速率和平均速度的大小分别为 ( )
A.0,0 B.4 m/s,0
C.2 m/s,0 D.30 m/s,3 m/s
答案:B
主题探究 三 (v-t图像的理解及初步应用)
【重难释解】
1.图像的意义
(1)如图所示,图线1表示物体沿着正方向做匀速直线运动。
(2)图线2表示物体沿着负方向做匀速直线运动。
(3)图线4、5表示物体沿着正方向做加速直线运动。
(4)图线3表示物体沿着负方向做加速直线运动。
(5)图线6表示物体先沿着正方向做减速直线运动,速度减到零以后沿着负方向做加速直线运动。
2.斜率的意义
表示速度变化的快慢,斜率的绝对值越大,表示速度变化越快;反之,表示速度变化越慢。
(1)如图线1、2,图线平行于t轴,斜率为零,表示速度不变,则物体做匀速直线运动。
(2)如图线3、4、5、6,图线不平行于t轴,斜率不为零,表示物体做变速运动,且倾斜程度越大,即斜率的绝对值越大,表示速度变化越快。
3.截距的意义
(1)纵轴上的截距:表示初始时刻物体的瞬时速度。
(2)横轴上的截距:表示该时刻物体的速度为零。该时刻前后物体的速度反向。
4.图线交点的意义
两条图线相交,表示该时刻两物体的瞬时速度相同。
如图所示是某物体做直线运动的v-t图像。由图可知,该物体 ( )
A.第1 s内和第3 s内的运动方向相反
B.第2 s内物体静止不动
C.第3 s内和第4 s内的运动方向相反
D.第2 s末和第4 s末的速度相同
[解析] 物体在第1 s内和第3 s内的速度都为正值,因此这两段时间内物体的运动方向相同,A项错误; 第2 s内物体的速度保持不变,做匀速直线运动,B项错误;物体在第3 s内的速度为正值,在第4 s内的速度为负值,因此这2秒内物体的运动方向相反,C项正确;第2 s末的速度和第4 s末的速度大小相同,但方向相反,D项错误。
[答案] C
【素养训练】
1.(多选)甲、乙两物体的v-t图像如图所示,则 ( )
A.甲、乙两物体都做匀速直线运动
B.甲、乙两物体若在同一直线上,就一定会相遇
C.甲的速率大于乙的速率
D.甲、乙两物体即使在同一直线上,也不一定会相遇
答案:ACD
2.(2023·江苏高考)电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图所示。电梯加速上升的时段是( )
A.从20.0 s到30.0 s B.从30.0 s到40.0 s
C.从40.0 s到50.0 s D.从50.0 s到60.0 s
解析:选A 电梯上升,由速度时间图像可知,电梯加速上升的时段为20.0 s到30.0 s。故选A。
一、培养创新意识和创新思维
1.激光测速仪[选自鲁科版教材“科学书屋”]
激光测速仪能够测量运动物体的瞬时速率。其测量精度较高,广泛应用于交通管理等领域。
如图所示,测速仪向汽车发射一束激光,经反射后被接收装置接收。只要测出从发射到接收所经历的时间,便可得到测速仪到汽车的距离。在测量时,测速仪在设定的极短时间内分别发射两束激光,对汽车进行两次这样的距离测量(s1、s2),就可计算出这段时间内汽车位移的大小s,从而得到汽车的瞬时速率。
设测速仪离路面的高度为l,发射两次激光束的时间差为Δt,试根据激光测速仪的测量原理图,写出汽车瞬时速度的表达式。
提示:汽车在Δt时间内的位移:s=-,
则汽车的瞬时速度v==。
2.龟兔赛跑[选自鲁科版教材课后练习]
如图所示,在寓言“龟兔赛跑”中,乌龟先到达终点。你认为乌龟和兔子谁跑得更快?请作出解释。若兔子跑过某位置时的瞬时速度为6 m/s,能否说兔子每1 s都跑了6 m,或者说每跑6 m都用1 s的时间?其含义是什么?
提示:在竞赛中,是以时间来计算比赛成绩的,同样的路径,同样的位移,所用时间越短,平均速度越大,就说其跑得越快,并不是按照通过某一位置瞬时速度的大小来比较其跑得快慢。“龟兔赛跑”中,乌龟先到达终点,用时较短,平均速度较大,所以乌龟跑得快。
瞬时速度是物体在某位置或某时刻的速度,物体在下一位置或下一时刻的速度如何并不知道。本题中兔子跑过某位置的瞬时速度为6 m/s,若从该位置起6 m内或1 s内的速度不变,则兔子1 s跑6 m,或跑6 m用时1 s,但兔子跑过该位置后的速度是否仍为6 m/s,我们并不知道,故也就不能得出兔子每1 s都跑6 m或每跑6 m都用了1 s的时间的结论。
二、注重学以致用和思维建模
1.某位同学用手机计步器记录了自己从家走到学校的情况,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.图中的用时01:20是时刻
B.图中的行程6.65千米为位移
C.图中的速度5.0 km/h为平均速率
D.研究该同学运动的快慢不能将他看成质点
答案:C
2.(选自沪科版教材案例分析)在我国一些地区,铁道上还使用道口和拦道木。设列车速度为v1=180 km/h。为确保安全,在铁路与公路交叉的道口处需装有自动信号灯。当列车还有一段距离才到达公路道口时,道口应亮出红灯,警告未越过停车线的汽车迅速制动,已越过停车线的汽车赶快通过。设汽车通过道口的速度v2=36 km/h,停车线至道口拦道木的距离s0=5 m,道口长度s= 26 m,汽车长l=15 m(如图),并把列车和汽车的运动都看成匀速直线运动。问:列车离道口的距离L为多少时亮红灯,才能确保已越过停车线的汽车安全驶过道口?
解析:汽车越过停车线至车尾通过道口,
汽车的位移为x=l+s0+s=(15+5+26)m=46 m,
汽车速度v2=36 km/h=10 m/s,
发生这段位移需要时间 t== s=4.6 s,
列车的速度v1=180 km/h=50 m/s,
所以安全距离L=v1t=50×4.6 m=230 m。
答案:230 m