(1)判断汽车以$20m/s$的速度能否一路绿灯通过
- 解:
汽车从$A$到$B$:$s_{AB} = 800m$,根据$t=\frac{s}{v}$,$v = 20m/s$,则$t_{AB}=\frac{800}{20}=40s$。
汽车从$A$到$C$:$s_{AC}=1400m$,$t_{AC}=\frac{1400}{20}=70s$。
汽车从$A$到$D$:$s_{AD}=2400m$,$t_{AD}=\frac{2400}{20}=120s$。
由图可知,$A$绿灯亮$30s$后$B$绿灯亮,$A$绿灯亮$30s$后$C$红灯亮,$A$绿灯亮$100s$后$D$红灯亮。
汽车到$B$用时$40s$,$B$绿灯亮($A$绿灯亮$30s$后$B$绿灯亮,$30 + 30=60s$绿灯亮时间,$40s\lt60s$);汽车到$C$用时$70s$,$C$红灯亮($A$绿灯亮$30s$后$C$红灯亮 );所以汽车不能一路绿灯通过这四个路口。
(2)求汽车一路绿灯通过的速度
- 解:
设汽车速度为$v$。
从$A$到$B$:$t_{1}=\frac{800}{v}$,从$A$到$C$:$t_{2}=\frac{1400}{v}$,从$A$到$D$:$t_{3}=\frac{2400}{v}$。
要一路绿灯通过,$t_{1}\leq30s$($A$绿灯亮$30s$后$B$绿灯亮,保证到$B$时$B$绿灯亮),$t_{2}\leq 30 + 30=60s$($A$绿灯亮$30s$后$C$绿灯亮,且$C$绿灯亮$30s$ ),$t_{3}\leq30 + 30+ 40 = 100s$($A$绿灯亮$30s$后$B$绿灯亮$30s$,$B$绿灯亮完后$C$绿灯亮$30s$,$C$绿灯亮完后$D$绿灯亮$40s$)。
由$t_{1}=\frac{800}{v}\leq30$,得$v\geq\frac{80}{3}\approx26.7m/s$;由$t_{2}=\frac{1400}{v}\leq60$,得$v\geq\frac{70}{3}\approx23.3m/s$;由$t_{3}=\frac{2400}{v}\leq100$,得$v = 24m/s$。
所以$v = 16m/s$(取公共周期,假设周期$T = 100s$,$s_{AD}=2400m$,$v=\frac{2400}{150}=16m/s$,$t_{AB}=\frac{800}{16}=50s$,$t_{AC}=\frac{1400}{16}=87.5s$,$t_{AD}=\frac{2400}{16}=150s$,可根据周期设置绿灯时间满足一路绿灯)。
综上,(1)不能;(2)$\boldsymbol{16m/s}$ 。
对于画图题(2.)按照$v = 12m/s$,$t_{AB}=\frac{800}{12}\approx66.7s$,$t_{AC}=\frac{1400}{12}\approx116.7s$,$t_{AD}=\frac{2400}{12}=200s$,设置$A$绿灯亮$66.7s$后$B$绿灯亮,$B$绿灯亮$116.7 - 66.7 = 50s$后$C$绿灯亮,$C$绿灯亮$200-116.7 = 83.3s$后$D$绿灯亮(具体画图根据坐标比例,按照时间 - 路程关系,用不同颜色表示绿灯亮和红灯亮即可)。