解题思路:若汽车匀加速冲过去,结合火车到达交叉点的时间,汽车的位移,根据位移时间公式求出汽车的最小加速度.
若汽车刹车做匀减速运动,根据火车通过交叉点的时间,结合位移公式求出刹车的加速度,结合速度时间公式判断汽车是否通过交叉点,若通过交叉点,则到达交叉点的速度必须为零,再结合速度位移公式求出汽车的最小加速度.
若汽车先于列车通过交叉点,
则用时t1≤[200/20]s=10s
而匀速的时间t′=[175+5/15]s=12s>t1,
所以汽车必须加速,设加速度为a1,
则v1t1+[1/2]a1t2≥175+5
解得:a1≥0.6m/s2
若汽车在列车之后通过交叉点,
则汽车到达交叉点用时t2≥[200+300/20]s=25s,
汽车在这段时间内的位移为175m,
有:v1t2−
1
2at22=175,解得a=0.64m/s2.
此时 v=v1-at=-1m/s因此汽车已经在25s前冲过了交叉点,发生了交通事故,不合题意.
要使汽车安全减速,必须在小于25s的时间内汽车速度减少为零,
设汽车的加速度大小为a2,
则
v22
2a2≤175,
解得:a2≥0.643m/s2
答:(1)汽车做匀加速运动冲过去,那么汽车的加速度至少为0.6m/s2.(2)汽车刹车做匀减速运动,那么汽车的加速度至少为0.643m/s2.
点评:
本题考点: 匀变速直线运动的位移与时间的关系;匀变速直线运动的速度与时间的关系.
考点点评: 解决本题的关键抓住汽车和火车的位移关系,根据时间相等,结合位移公式灵活求解.