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小轿车以20m/s的速度在平直公路上匀速行驶,司机突然发现正前方有个收费站,经1...

小轿车以20m/s的速度在平直公路上匀速行驶,司机突然发现正前方有个收费站,经10s后司机才刹车,使车匀减速运动10s恰停在缴费窗口,缴费后匀加速到20m/s后继续匀速前行.已知小轿车刹车时的加速度为2m/s2,停车缴费所用时间为30s,启动时加速度为1m/s2

1)司机是在离收费窗口多远处发现收费站的.

2)因国庆放假期间,全国高速路免费通行,小轿车可以不停车通过收费站,但要求轿车通过收费窗口前9m区间速度不超过6m/s,则国庆期间该小轿车应离收费窗口至少多远处开始刹车?因不停车通过可以节约多少时间?

 

(1)司机是在离收费窗口300m处发现收费站的. (2)国庆期间该小轿车应离收费窗口100m远处开始刹车,因不停车通过可以节约36.6s时间. 【解析】试题分析:(1)解出匀速运动的位移,再解出匀减速运动的位移,两位移相加即为要求的距离. (2)分段研究,收费时总时间为:减速到0的时间,加上收费的时间,再加上加速到20m/s的时间. 不收费时的总时间为:减速到6m/s的时间,加上匀速运动的时间,加上加速到20m/s的时间,还要加上匀速运动的时间. 上述时间的差值即为节约的时间. 【解析】 (1)根据题意,设司机匀速运动位移为 s1;减速运动时间为t2,位移为s2. s1=vt1=20×10=200(m) 减速的位移=, 司机是在离收费窗口的距离x=200+100m=300m. (2)根据题意轿车应该在收费窗口前9m处速度减为6m/s,设车减速位移为s1′, 由, , 所以,轿车应离收费窗口91+9=100(m)处开始刹车. 设停车收费后加速时间为t3,位移为s3,则有: 若停车收费经过窗口前100m到窗后200m的总时间为:t1+t2+t3=10+30+20=60(s) 若不停车收费也是窗前100m开始刹车,时间为:, 窗口前匀速时间: 窗口后加速到20m/s所用时间为: 加速运动的位移由:得,=182m, 窗口后还有200﹣182=18(m)匀速运动,其时间为: 若不停车经过窗口前100m到窗口后200m的总时间为:t4+t5+t6+t7=7+1.5+14+0.9=23.4(s) 所以不停车通过可以节约时间为60﹣23.4=36.6(s)的时间. 答:(1)司机是在离收费窗口300m处发现收费站的. (2)国庆期间该小轿车应离收费窗口100m远处开始刹车,因不停车通过可以节约36.6s时间. 【点评】此题运动的过程复杂,轿车经历减速、匀速、加速,加速度、位移、时间等都不一样.分析这样的问题时,要能在草稿子上画一画运动的过程图,找出空间关系,有助于解题.此题有一定的难度,是一道好题.  
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考点分析:
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