Question

8．一列火車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，某觀察者站在第一節(jié)車廂前端，他測得第一節(jié)車廂通過他歷時(shí)10s，全部列車通過他歷時(shí)30s，設(shè)每節(jié)車廂長度相等，則這列火車的總節(jié)數(shù)為9節(jié)，最后一節(jié)車廂通過歷時(shí)$（30-20\sqrt{2}）$s．

Answer 1

分析 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間公式，結(jié)合時(shí)間關(guān)系求出火車車廂的節(jié)數(shù)n；根據(jù)（t-2）時(shí)間的位移與第一節(jié)車廂位移之比，可求出最后2s內(nèi)通過他的車廂節(jié)數(shù)；根據(jù)最后一節(jié)車廂前車廂通過的時(shí)間求出最后一節(jié)車廂通過他的時(shí)間．

解答 解：設(shè)每節(jié)車廂長度為s，火車共有n節(jié)車廂．則有：
$s=\frac{1}{2}a{t}_{1}^{2}$①
$ns=\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$②
聯(lián)立①②得$\frac{1}{n}=\frac{1{0}_{\;}^{2}}{3{0}_{\;}^{2}}=\frac{1}{9}$
解得：n=9
設(shè)前8節(jié)車廂通過他的時(shí)間${t}_{8}^{\;}$
$8s=\frac{1}{2}a{t}_{8}^{2}$③
聯(lián)立①③得$\frac{1}{8}=\frac{1{0}_{\;}^{2}}{{t}_{8}^{2}}$
解得：${t}_{8}^{\;}=20\sqrt{2}s$
最后一節(jié)車廂通過他的時(shí)間：（$30-20\sqrt{2}$）s
故答案為：9            $（30-20\sqrt{2}）s$

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，并能靈活運(yùn)用，本題求解最后一節(jié)車廂的時(shí)間時(shí)，也可以通過初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)推論求解，即在通過連續(xù)相等位移時(shí)間之比為1$：（\sqrt{2}-1）：（\sqrt{3}-\sqrt{2}）$