Question

據(jù)英國《每日郵報》9月16日報道，英式觸式橄欖球球員赫普頓斯托爾在倫敦成功挑戰(zhàn)地鐵速度。他從“市長官邸站”下車，在下一地鐵站“景隆街站”順利登上剛下來的同一節(jié)車廂。已知地鐵列車每次停站時間（從車門打開到關(guān)閉的時間）為ta＝20s，列車加速和減速階段的加速度均為a＝1m／s2，運行過程的最大速度為vm＝72 km／h。假設列車運行過程中只做勻變速和勻速運動，兩站之問的地鐵軌道和地面道路都是平直的且長度相同，兩站間的距離約為x＝400 m，赫普頓斯托爾出站和進站共用時tb＝30 s。問：

（1）他在地面道路上奔跑的平均速度至少多大?

（2）鄭州地鐵一號線最小站間距離約為＝1000 m，地鐵列車每次停站時間為＝45 s，

按赫普頓斯托爾的奔跑速度，在鄭州出站和進站最短共需用時＝60 s，列車參數(shù)

和其它條件相同。試通過計算判斷，若赫普頓斯托爾同樣以上述平均速度在地面道

路上奔跑，能否在這兩個車站間挑戰(zhàn)成功?

Answer 1

【答案】（1）8m/s；（2）不能挑戰(zhàn)成功。

【命題立意】本題旨在考查勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系、勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系。

【解析】①列車從靜止加速至最大速度過程，所用時間為：t1=vm/a=20 s

運動位移為：x1=v m 2/(2a)=200 m

故列車加速至最大速度后立即做減速運動，列車在兩站間運動總時間為

運動員在地面道路奔跑的最長時間為：t=2ta+2t1-tb=50 s

最小平均速度為：v=x /t=8 m/s

②列車在鄭州地鐵這兩站間運動總時間為：t車′=2t1+( －x )/ v m =70 s

運動員在地面道路奔跑的時間為：t′=2ta′+t總-tb′=100 s

能趕上列車的平均速度為v′=x′ /t′=10 m/s

因v′＞v，故不能挑戰(zhàn)成功

答：（1）他在地面道路上奔跑的平均速度至少8m/s；

（2）不能挑戰(zhàn)成功。