解:假设列车行驶的方向为正方向。
另设火车关闭气阀时的速度为V,
滑行300m时速度为v,(v = V/2)
续滑行了20s的路程为s,用时间为t,
火车滑行的加速度为a,
火车从关闭气阀到停止滑行时滑行的总路程为L。
先求第(3)问:
在整个滑行过程中,末速为0,
0 -- V² = 2aL -------------------- ①
后20s滑行过程中,末速为0,
0 -- v² = 2as --------------------- ②
以上两式相除,得:
V² / v² = L / s (其中v = V/2,L = 300 + s)
∴ 4 = (300 + s)/s
∴ s = 100m
∴滑行的总路程为L = 300m + s = 400m。
再求第(2)问:火车滑行的加速度a。
后20s滑行过程中,末速为0,
由公式 s = (1/2) × (--a) × t² 得:
-- a = 2s/t²
∴ a = -- 2s/t²
= -- (2×100m)/(20s)²
= -- 0.5 m/s²,方向与行驶方向相反。
再求第(1)问:火车关闭气阀时的速度V
由公式0 -- V² = 2aL得:
-- V² = 2×(-- 0.5 m/s²)×(400m)
∴ V² = 400m²/s²
∴ V = 20m/s,方向与行驶方向一致。
注:解高中物理题,注意规定正方向,
特别注意弄清什么情形下运用什么公式,即公式的适用条件。
本题主要用到的公式有:
① (V末)² -- (V初)² = 2as (适用于匀加速直线运动,牵涉到初末速度、加速度、位移)
② S = (1/2) a t² (适用于初速或末速为零的匀加速直线运动,牵涉到位移、加速度、时间)
运动学中还常使用的一个公式为:V末 = V初 + at
祝您学习顺利!
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