- 匀变速直线运动的位移与速度的关系
- 共1087题
如图所示,小球在光滑斜面上做匀减速直线运动,途中依次经过A、B、C三点,且经过两段的时间间隔分别为tAB=1s,tBC=3s,且AB=4m,BC=6m,求:
(1)小球的加速度;
(2)小球通过C点的速度;
(3)小球能沿斜面上滑最大的距离.
正确答案
(1)设小球在斜面上运动的加速度为a,经过A点时的速度为vA,那么有:
vB=vA+atAB… ①
-
=2aSAB… ②
vC=vA+a(tAB+tBC)… ③
-
=2a(SAB+SBC)… ④
联立①②式得:(vA+atAB)2-=2aSAB… ⑤
联立③④式得:[vA+a(tAB+tBC)]2-=2a(sAB+sBC)… ⑥
联立⑤⑥式代入数据解之得:a=-1m/s2,vA=4.5m/s
(2)由式③有:vC=vA+a(tAB+tBC)=4.5+(-1)×(1+3)m/s=0.5m/s
(3)设小球沿斜面上滑最大距离为sm,根据速度位移关系式v2-=2asm有:
sm==
m=10.125m
答:(1)小球的加速度a=-1m/s2;
(2)小球通过C点的速度vC=0.5m/s;
(3)小球能沿斜面上滑最大的距离为10.125m.
跳伞运动员做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距地面125m时打开降落伞,开伞后运动员以大小为14.50m/s2的加速度做匀减速运动,到达地面时的速度为5m/s,求:
(1)运动员离开飞机瞬间距地面的高度;
(2)离开飞机后,经多长时间到达地面.(g取10m/s2)
正确答案
(1)由v12-v02=2ah2 解出 v0=60 m/s.
又因为v02=2gh1 解出 h1=180 m.
所以h=h1+h2=305 m.
(2)又因为t1==6s,
t2==3.79 s,
所以t=t1+t2=9.79 s,
答:(1)运动员离开飞机瞬间距地面的高度为305 m;
(2)离开飞机后,到达地面的时间为9.79 s.
一辆汽车以54km/h的速度匀速行驶100m,前面突然出现障碍物,司机紧急刹车,假设汽车紧急刹车时的加速度大小为3m/s2,若从司机紧急刹车开始计时,求:
(1)2s末汽车的速度
(2)6s内汽车的位移大小
(3)第5秒内汽车行驶的位移.
正确答案
(1)设汽车的刹车时间为t1,根据v=v0+at,
可得t==
=5s
所以v2=v0+at2=15+(-3)×2=9m/s
故2s末汽车的速度为9m/s.
(2)因为6s末速度为零,所以
x==
=37.5m
故6s内汽车的位移大小为37.5m.
(3)因为5秒末汽车的速度为零,匀减速直线运动看以反过来当匀加速直线运动处理,所以x5=at2=
×3×12=1.5m
故第5秒内汽车行驶的位移为1.5m.
汽车从某地出发,先以加速度a1作匀加速运动,当速度达到v后再匀速运动一段时间,然后刹车,以加速度大小为a2作匀减速运动,直到停止.如果汽车通过的总路程为S,则汽车行驶的总时间为多少?
正确答案
先以加速度a1作匀加速运动,
加速过程的时间t1=
加速过程的时间位移x1=
减速运动的时间t2=
减速运动的位移x2=
匀速运动的位移x3=s-x1-x2
时间t3=
汽车行驶的总时间t=t1+t2+t3=
答:汽车行驶的总时间是.
如图,有一水平传送带以2m/s的速度匀速运动,现将一物体轻轻放在传送带的左端上,若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,已知传送带左、右端间的距离为10m.
(1)求传送带将该物体传送到传送带的右端所需时间?
(2)如果提高传送带的运行速率,物体能较快地传送到B处.要让物体以最短的时间从A处传送到B处,说明并计算传送带的运行速率至少应为多大?(g取10m/s2)
正确答案
(1)物体置于传动带左端时,先做加速直线运动,
由牛顿第二定律得:f=μmg=ma
代入数据得:a=μg=0.5×10m/s2=5m/s2
当物体加速到速度等于传送带速度:v=2m/s时,
运动的时间:t1==
s=0.4s
运动的位移:s1==
m=0.4m<10m
则物体接着做匀速直线运动,匀速直线运动所用时间:t2==
s=4.8s
即物体传送到传送带的右端所需时间:t=t1+t2=0.4s+4.8s=5.2s
(2)为使物体从A至B所用时间最短,物体必须始终处于加速状态,由于物体与传送带之间的滑动摩擦力不变,所以其加速度也不变.仍为:a=μg=0.5×10m/s2=5m/s2
设物体从A至B所用最短的时间为T,则:
aT2=S
得:T=2s
所以传送带应具有的最小速率为:
vmin=aT=10m/s
答:(1)传送带将该物体传送到传送带的右端所需时间为5.2s;
(2)传送带的运行速率至少应为10m/s.
一个物体以50m/s的初速度被竖直上抛,加速度为重力加速度g=10m/s2,求:
(1)物体上升到最高点所需要的时间?
(2)物体能够上升的最大高度?
正确答案
由v=v0+at得,t==
s=5s
故物体上升到最高点所需要的时间为5s.
(2)根据匀变速直线运动的速度位移公式,x==
m=125m
故物体能够上升的最大高度为125m.
一隧道限速36km/h.一列火车长100m,以72km/h的速度行驶,驶至距隧道50m处开始做匀减速运动,以不高于限速的速度匀速通过隧道.若隧道长200m.求:
(1)火车做匀减速运动的最小加速度;
(2)火车全部通过隧道的最短时间.
正确答案
解析:(1)已知火车的初速度为v0=72km/h=20m/s,限速为v=36km/h=10m/s,火车到隧道口的距离为x=50m,隧道长x0=200m,火车长L=100m
当火车头到达隧道口时速度为36km/h时,加速度最小,设为a
由位移速度关系式得:v2-v02=2ax
得:a=-3m/s2(2)火车匀速通过隧道位移s=300m,
由:s=vt
解得:t=30s
答:(1)火车做匀减速运动的最小加速度大小3m/s2,方向与初速度方向相反.
(2)火车全部通过隧道的最短时间30s
我国高速公路对大货车、客车和小汽车的最高限速分别为90km/h、100km/h和120km/h,并要求同车道同向行驶的车辆之间最小距离为200m,以便前车遭遇意外突然停止运动时,后车有足够的距离刹车停下来,避免连环撞车.如果A、B两辆小汽车同车道同向行驶,车速均为120km/h,A车在前,B车在后,相距200m.假设当A车遭遇意外突然停止运动0.6s后,B车开始做匀减速直线运动,为避免碰撞,B车的加速度至少为多大?(本题结果保留2位有效数字)
正确答案
B车在t=0.6s内的位移
x1=vt=20m
B车匀减速运动速度减小至零的过程中位移x2=x-x1=180m
为避免碰撞,有<180m
解得a>3.1m/s2故B车的加速度至少为3.1m/s2
在某市区内,一辆小汽车在平直公路上以速度vA向东匀速行驶,一位观光游客正由南向北从斑马线上横过马路,汽车司机发现前方有危险(游客正在D处向北走)经0.7s作出反应,从A点开始紧急刹车,但仍将正步行至B处的游客撞伤,该汽车最终在C处停下.为了清晰了解事故现场,现以如图示之:
为了判断汽车司机是否超速行驶,并测出肇事汽车速度vA,警方派一车胎磨损情况与肇事车相当的车以法定最高速度vm=14.0m/s行驶在同一马路的同一地段,在肇事汽车的出事点B急刹车,恰好也在C点停下来.在事故现场测得AB=17.5m、BC=14.0m、BD=2.6m,问:
(1)该肇事汽车的初速度vA是多大?
(2)游客横过马路的速度是多大?
正确答案
一辆电车从静止开始,做匀加速直线运动,加速度大小是2m/s2。求:
(1)4s末的速度大小为多少?
(2)它的速度为10m/s时行驶的路程为多少?
正确答案
解:(1)由速度公式v=at,得v=2×4=8m/s ①
(2)由速度-位移公式vt2=2ax,
得x= ②
代入数据解得:x=25m。
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