解题思路:(1)列车和加速阶段与减速阶段的加速度大小相等,因此列车在加速解得与减速阶段通过的位移相等、时间相等,根据匀速运动的位移求出加速和减速运动的位移,结合平均速度的推论求出加速和减速运动的时间,结合平均速度的定义式求出全程的平均速度.
(2)结合加速和减速运动的位移求出匀速运动的位移,从而得出匀速运动的时间,结合加速和减速运动的时间得出总时间.
(1)由于列车和加速阶段与减速阶段的加速度大小相等,因此列车在加速解得与减速阶段通过的位移相等并设为s1,所用的时间相等设为t1,匀速阶段通过的位移设为s2,所用时间设为t2,则:
列车的最大速度vm=432km/h=120m/s,
匀速行驶的位移s2=vmt2=120×5m=6000m=6km,
加速或减速阶段列车的位移为:s1=
s-s2
2=
30-6
2km=12km
加速或减速阶段位移与平均速度的关系:s1=
vm
2t1
解得t1=
2s1
v=
2×12×103
120s=200s,
列车全程的平均速度为
.
v=
s
t=
s
2t1+t2=
30×103
2×200+50=66.7m/s=240km/h.
(2)若磁悬浮列车以相同的加速度和最大速度从北京到天津,则加速和减速阶段所用的时间和通过的位移相同,其余位移皆为最大速度匀速行驶,设北京到天津的距离为s′,匀速行驶的位移为s2′,则:
匀速行驶的位移:s2′=s′-2s1=(120-2×12)km=96km,
匀速行驶的时间:t2′=
s2′
vm=
96×103
120s=800s,
北京到天津所用的时间为:t′=2t1+t2′=(2×200+800)s=1200s=20min.
答:(1)磁悬浮列车从上海龙阳路车站到浦东车站的平均速度的大小为240km/h;
(2)列车由北京到天津要用20min.
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: 解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论,并能灵活运用,有时运用推论求解会使问题更加简捷.