甲乙两辆车相距200米,同向同时沿直线出发,乙保持5米/秒的速度匀速前行,甲从速度为零起步做匀加速运动追赶乙,10秒后恰好追上乙,甲在追上乙时的速度为多少?A. 10米/秒B. 30米/秒C. 50米/秒D. 70米/秒
A. 10米/秒
B. 30米/秒
C. 50米/秒
D. 70米/秒
题目解答
答案
解析
本题考查匀变速直线运动的位移公式以及速度公式的应用。解题的关键思路是先根据甲乙两车的运动情况,利用位移关系求出甲车的加速度,再根据加速度和时间求出甲车追上乙车时的速度。
步骤一:分析甲乙两车的位移情况
设甲车的加速度为$a$,乙车做匀速直线运动,其速度$v_{乙}=5m/s$,运动时间$t = 10s$,根据匀速直线运动的位移公式$x = vt$,可得乙车的位移$x_{乙}=v_{乙}t$。
将$v_{乙}=5m/s$,$t = 10s$代入可得:$x_{乙}=5\times10 = 50m$。
甲车做初速度$v_{0}=0$的匀加速直线运动,根据匀加速直线运动的位移公式$x = v_{0}t+\frac{1}{2}at^{2}$,可得甲车的位移$x_{甲}=\frac{1}{2}at^{2}$。
步骤二:根据位移关系求出甲车的加速度
已知开始时甲乙两车相距$x_{0}=200m$,$10s$后甲车恰好追上乙车,这意味着甲车比乙车多行驶了$200m$,即$x_{甲}=x_{乙}+x_{0}$。
将$x_{甲}=\frac{1}{2}at^{2}$,$x_{乙}=v_{乙}t$,$x_{0}=200m$代入$x_{甲}=x_{乙}+x_{0}$可得:
$\frac{1}{2}at^{2}=v_{乙}t + x_{0}$
将$v_{乙}=5m/s$,$t = 10s$,$x_{0}=200m$代入上式可得:
$\frac{1}{2}a\times10^{2}=5\times10 + 200$
$50a = 50 + 200$
$50a = 250$
解得$a = 5m/s^{2}$。
步骤三:求出甲车追上乙车时的速度
根据匀变速直线运动的速度公式$v = v_{0}+at$,已知$v_{0}=0$,$a = 5m/s^{2}$,$t = 10s$,可得甲车追上乙车时的速度$v = 0 + 5\times10 = 50m/s$。