Question

質(zhì)點(diǎn)A沿直線以v_A=5m/s勻速運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻（t=0）在A后面與A相距△x=7.75m的質(zhì)點(diǎn)B由靜止開始起動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)方向與A一致，其加速度隨時(shí)間周期性變化，加速度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示．求：
（1）質(zhì)點(diǎn)B追上A之前兩者間的最大距離；
（2）B出發(fā)后經(jīng)多少時(shí)間追上A？

Answer 1

（1）質(zhì)點(diǎn)B的速度為5m/s時(shí)，A、B之間的距離最大
設(shè)質(zhì)點(diǎn)B速度達(dá)到5m/s若一直做勻加速，總共需要的時(shí)間為△t，
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：△t=

vA

a

=2.5s
由質(zhì)點(diǎn)B加速度與時(shí)間關(guān)系知，經(jīng)過時(shí)間t₁=4.5s時(shí)，A、B之間的距離最大．
在時(shí)間t₁內(nèi)質(zhì)點(diǎn)A發(fā)生的位移x_A=v_At₁=22.5m，
質(zhì)點(diǎn)B在第1s內(nèi)的位移x1=

1

2

a

t

21

=1m
質(zhì)點(diǎn)B在第2s內(nèi)的位移x₂=at₁△T，式中△T=1s，代入數(shù)據(jù)得，x₂=2m．
質(zhì)點(diǎn)B在第3s內(nèi)的位移x3=at1△T+

1

2

a(△T)2=3m
質(zhì)點(diǎn)B在第ns（n為整數(shù)）內(nèi)的位移x_n=n（m）質(zhì)點(diǎn)B在t₁時(shí)間內(nèi)的位移xB=1+2+3+4+2a△T×0.5+

1

2

a×0.52(m)=12.25m
故A、B之間的最大距離△x_m=△x+x_A-x_B=18m．
（2）設(shè)經(jīng)歷時(shí)間t（t為正整數(shù)）B追上A時(shí)間t內(nèi)A的位移x_A′=v_At
時(shí)間t內(nèi)B的位移x_B′=1+2+…+t=

t(t+1)

2

x_B′=x_A′+△x，此式無整數(shù)解，但可求得10≤t≤11s，
10s內(nèi)A發(fā)生的位移x_A1=v_A×10=50m，B發(fā)生的位移xB1=

10×11

2

(m)=55m，
故在10s后，B需比A多發(fā)生的位移△x′=△x+x_A1-x_B1=2.75m
設(shè)10s后需時(shí)間t′B追上A則5a△Tt′+

1

2

at′2-vAt′=2.75，
解得t′=0.5s
故B出發(fā)后需經(jīng)過時(shí)間t_B=10+t′=10.5s追上A．
答：（1）質(zhì)點(diǎn)B追上A之前兩者間的最大距離為18m；
（2）B出發(fā)后經(jīng)10.5s時(shí)間追上A．