- 匀变速直线运动的位移与速度的关系
- 共1087题
A、B两小球相距7m,A在水平拉力和摩擦阻力作用下,以vA=4m/s的速度向右做匀速直线运动,B此时的速度vB=4m/s,在摩擦阻力作用下做匀减速运动,加速度大小为a=2m/s2,从图所示位置开始,问经过多少时间A追上B?
正确答案
B球做减速运动则由,vt=v0+at
得:tB=2s,即B运动2s后就停止运动
由vt2-v02=2as得:sB=4m.
又因为A、B相距7m,所以A追上B共运动了sA=7m+4m=11m,
由s=vt得tA==
s=2.75s
答:经过2.75sA追上B.
汽车正以10m/s的速度在平直的公路上前进,突然发现正前方10m处有一辆自行车以4m/s的速度做同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门做加速度大小为6m/s2的匀减速直线运动,
(1)两车是否会相撞(要写出判断过程)
(2)若不会相撞,经多少时间两车距离最小,最小距离是多少.
正确答案
(1)汽车速度v1=10m/s,自行车以v2=4m/s的速度匀速,汽车加速度a=-6m/s2由题意得,当两车速度相等时由-
=2ax汽
解得:x汽=7m
由Vt=V0+at
得所需时间
t==
s=1s
此时自行车走过得位移
x自行车=V自行车t=4×1m=4m
二者之间得位移差
△x=x汽车-x自行车=(7-4)m=3m<S0=10m
所以两车不会相撞.
(2)当两车速度相等得时候就是两车距离最小得时候,
此时时间为t=1s,
最小得距离
Smin=S0-△S=(10-3)m=7m
答:两车不会相撞,两车速度相等得时候就是两车距离最小得时候距离为7m
一物体做初速度为v0=3m/s的匀加速直线运动,经过4m位移后,物体的末速度变为vt=5m/s,求:
(1)物体运动的加速度大小;
(2)物体完成这段位移所用的时间.
正确答案
(1)设初速度的方向为正方向
由vt2-v02=2ax,可得a==
=2m/s2
答:物体运动的加速度大小为2m/s2.
(2)由vt=v0+at,可得t==
=1s
答:物体完成这段位移所用的时间为1s.
当中国航母成为西方媒体报道中的热门词汇后,与之配套的舰载机自然也就成为了外界关注的焦点.已知某舰载机在跑道上做匀加速运动,滑行250m达到50m/s速度时即可升空(航母静止在海面),求:
(1)舰载机的加速度
(2)舰载机从启动到起飞共滑行多长时间
(3)6s末瞬时速度.
正确答案
(1)设飞机加速度为a,从静止到起飞
由vt2-v02=2as
得:a==
m/s2=5m/s2
(2)设飞机从启动到起飞时间为t,
由Vt=V0+at,
得:t==
s=10s
(3)设6s末瞬时速度v6
v6=v0+at=(0+5×6)m/s=30m/s
答:飞机起飞加速度为5m/s2,起飞时间为10秒,6s末速度为30m/s
备受世界关注的中国首艘航空母舰“辽宁舰”已经开始进行直升机和战斗机的舰载机训练,海空陆战队队员也投入了低空跳伞训练,当直升飞机悬停在离航母甲板224m高时,队员离开飞机做自由落体运动,一段时间后打开降落伞,以12.5m/s2加速度做匀减速下降.为了队员的安全,要求队员落地时的速度不能超过5m/s.(g取10m/s2)求:
(1)队员打开降落伞时离甲板的高度至少是多少?
(2)队员在空中的最短时间是多少?
正确答案
(1)设打开降落伞时,运动员离地面的高度至少为h,此时速度为v1,落地时速度为v,由匀变速直线运动规律:
=2g(H-h)
v2=-2ah
联立以上两式,解得:h=99m
(2)设运动员在空中加速时间为t1,位移为h1,加速阶段末速度为v2,
则v2=gt1h1=
设运动员减速运动时间为t2,减速下降的高度为h2,
则h2=v2t2-a
,
v=v2-at2,
又h1+h2=H,
联立以上各式解得,运动员在空中飞行的最短时间t=t1+t2=8.6s
答:(1)离甲板的高度至少是99m
(2)最短时间是8.6s
通过测试得知某型号的卡车在某种路面上急刹车时加速度的大小是5m/s2.现有甲、乙两辆该种型号的卡车在同一条平直公路上运动,甲车以10m/s的速度匀速行驶,经过某一路标时开始急刹车,急刹车时加速度的大小是5m/s2,1s后乙车与甲车同方向以1.25m/s2的加速度从同一路标出发,由静止开始做匀加速运动.问:
(1)乙车出发后多少时间追上甲车?
(2)如果要求甲车在这种路面上行驶时在22.5m内必须停下,它的行驶速度不能超过多少?
正确答案
如图所示,水平面上的O点处并放着AB两个物体,在A的左侧距A距离为x0处有一竖直挡板,AB之间有少量的炸药,爆炸后B以v2=2m/s的速度向右做匀减速运动,直到静止. A以v1=4m/s的速率向左运动,运动到挡板后与挡板发生时间极短的碰撞,碰撞后以碰撞前的速率返回,已知AB在运动过程中加速度大小均为a=1m/s2,方向与物体的运动方向始终相反,AB两物体均视为质点.计算:
(1)x0满足什么条件,A物体刚好能运动到挡板处.
(2)x0满足什么条件,A物体刚好能回O点.
(3)x0满足什么条件时,A物体能追上B物体.
正确答案
(1)A物体刚好能运动到挡板处时速度为0,
根据0-v12=-2ax0得:x0==8m
(2)设A物体运动到挡板时的速度大小为v,
则有v2-v12=-2ax0(3)
0-v2=-2ax0(4)
由(3)(4)式可得x0==4m(5)
(3)A物体能通过的总路程为s==8m
B物体能运动的距离为x==2m
追上时B物体已经静止2x0+x=s
解得x0=3m
所以当x0≤3m时A物体能追上B物体.
答:(1)当x0=8m时,A物体刚好能运动到挡板处.
(2)当x0=4m时,A物体刚好能回O点.
(3)当x0≤3m时A物体能追上B物体.
一辆车违规超车,以v1=108km/h的速度驶入左侧逆行道时,猛然发现正前方L=80m处一辆卡车正以v2=72km/h的速度迎面驶来,两车司机同时刹车,刹车加速度大小都是a=10m/s2,两司机的反应时间(即司机发现险情到实施刹车所经历的时间)都是△t,试问△t为何值时才能保证两车不相撞?
甲同学很快列出以下方程:S1=v1△t+v1t-
S2=v2△t+v2t-
又因为S1+S2=L所以得到-t2+5t+(5△t-8)=0
要使两车不相撞,上式无解,即判别式△=25+20△t-32<0
从而解得△t<0.35s
乙同学思考一会后发现甲同学解题过程有误,请你指出上面解题过程的失误之处,并给出正确解题过程和结果.
正确答案
甲同学的失误在于两车不是同时停下来,因此两车不应有共同的运动时间.
设轿车行驶的速度为v1,卡车行驶的速度为v2,则v1=30m/s,v2=20m/s
则在反应时间△t内两车行驶的距离分别为v1△t和v2△t
由公式-
=2aS得
S1=v1△t+=v1△t+45
S2=v2△t+=v2△t+20
为保证两车不相撞,必须有S1+S2<80
解得,△t<0.30s
答:甲同学的失误在于两车不是同时停下来,两车不应有共同的运动时间,△t应小于0.30s.
某潜艇发生碰撞后失去控制,在10秒内从海面沉入110m深的海底,艇上有128名官兵必须营救.
(1)如果只研究潜艇在竖直方向上的运动,且假定这一运动是匀变速直线运动,则潜艇在竖直方向产生多大的加速度?又设潜艇上的官兵各自站在潜艇舱内,则平均质量为60kg的官兵对舱底的压力为多大?
(2)潜艇沉入海底时舱内官兵所需的氧气是有储存氧气的氧气瓶供氧的,假如每个官兵1min需氧气约1.5L,艇上共有320瓶压强为6.0×106Pa、体积为90L的氧气瓶,则成功救援的最长时间为多大?
正确答案
(1)根据位移时间公式s=at2得,a=
=
m/s2=2.2m/s2.
根据牛顿第二定律得,mg-N=ma,解得N=mg-ma=456N.
则压力为456N.
(2)根据P0V0nt=NPV
1.0×105×1.5×128t=320×6.0×106×90
解得t=9000min.
答:(1)潜艇在竖直方向产生的加速度为2.2m/s2,官兵对舱底的压力为456N.
(2)成功救援的最长时间为9000min.
摩托车先由静止开始以3m/s2的加速度做匀加速运动,后以最大行驶速度30m/s匀速运动,追赶前方以15m/s的速度同向匀速行驶的卡车.已知摩托车开始运动时与卡车的距离为210m,则:
(1)追上卡车前,二者相隔的最大距离是多少?
(2)摩托车经过多长时间才能追上卡车?
正确答案
(1)由题意得摩托车做匀加速运动的最长时间t1==10 s.
位移s1==150 m<s0=210 m,所以摩托车在达到最大速度之前没有追上卡车,则追上卡车前两车速度相等时间距最大.
设从开始经过t2时间速度相等,最大间距为sm,
于是有:at2=v匀,
所以t2==5 s,
最大间距sm=s0+v匀•t2-at22=247.5 m.
(2)设从开始经过t时间摩托车追上卡车,
则有:+vm(t-t1)=s0+v匀•t,
解得:t=17 s.
答:
(1)追上卡车前两车相隔的最大距离是247.5 m;
(2)摩托车经过17 s时间才能追上卡车.
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