- 匀变速直线运动的位移与速度的关系
- 共1087题
在某市区内,一辆小汽车在平直的公路上以速度vA向东匀速行驶,一位观光游客正由南向北从斑马线上横穿马路。汽车司机发现前方有危险(游客正在D处),经0.7s作出反应,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,现以下图示之,AC段是汽车轮胎在路面上的擦痕。为了判断汽车司机是否超速行驶,警方派一警车以法定最高速度vm=14.0m/s行驶在同一马路的同一地段,在肇事汽车起始制动点A紧急刹车,经14.0m后停下来,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?有无超速?
(2)游客横过马路的速度大小?
正确答案
解:(1)警车刹车后的加速度大小为a,则
a==
m/s2=7.0m/s2因为警车行驶条件与肇事汽车相同,所以肇事汽车的加速度也为7.0m/s2,肇事汽车的速度
vA==
m/s=21m/s,大于规定的最高速度14.0m/s
(2)AB=vAt-at2,代入数据,解出t=1.0s
游客的速度v人==
m/s=1.53m/s
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。(如图所示)
正确答案
解:(1)72km/h=20m/s,36km/h=10m/s
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v2-v02=2(-a)x
得a==
m/s2=3m/s2
(2)火车以36km/h的速度通过隧道,所需时间最短
火车通过隧道的位移为100m+200m=300m
由x=vt
得t==
s=30s
考驾照需要进行路考,路考其中有一项是定点停车.路旁可以竖一标志杆,在车以v0的速度匀速行驶过程中,距标志杆的距离为s时,考官命令考员到标志杆停,考员立即刹车,车在恒定滑动摩擦力作用下做匀减速运动.已知车(包括车内的人)的质量为M,车与路面的动摩擦因数为μ,车视为质点,求车停下时距标志杆的距离(说明v0与s、μ、、g的关系)
正确答案
车的加速度大小由牛顿第二定律知:
所以 a=μg
设车的速度为 v时车刚好停在标志杆处则:
v2=2as
即:v=
刹车过程中车的位移为:s′=
当 v0=v=时,车停在标志杆处,车距标志杆的距离
车停下时距标志杆的距离△s=s′-s=0
当 v0<v= 时,车还没达到标志杆处,车距标志杆的距离
车停下时距标志杆的距离△s=s-s′=s-
当v0>v= 时,车已经驶过标志杆,车距标志杆的距离
车停下时距标志杆的距离△s=s′-s=-s
某型号的舰载飞机在航空母舰的跑道上加速时,发动机产生的最大加速度为5m/s2,所需的起飞速度为50m/s,跑道长100m.设飞机起飞对航空母舰的运动状态没有影响,飞机的运动可以看作匀加速运动.
(1)请你通过计算判断,飞机能否靠自身的发动机从静止的舰上起飞;
(2)为了保证飞机能从静止的舰上安全起飞,航空母舰必须装有弹射系统,使飞机在开始起飞时就有一定的初速度.对于该型号的舰载飞机,弹射系统必须使它具有多大的初速度才能使它安全起飞.(已知≈3.87)
正确答案
如图所示,两块竖直放置的平行金属板A、B,两板相距d,两板间电压为U,一质量为m的带电小球从两板间的M点开始以竖直向上的初速度v0运动,当它到达电场中的N点时速度变为水平方向,大小变为2v0,求M、N两点间的电势差和电场力对带电小球所做的功(不计带电小球对金属板上电荷均匀分布的影响,设重力加速度为g)
正确答案
竖直方向上小球受到重力作用而作匀减速直线运动,则竖直位移大小为h=
小球在水平方向上受到电场力作用而作匀加速直线运动,则
水平位移:x=•t
又h=•t
联立得,x=2h=
故M、N间的电势差为UMN=-Ex=-•
=-
从M运动到N的过程,由动能定理得
W电+WG=m(2v0)2-
m
又WG=-mgh=-m
所以联立解得,W电=2m
答:M、N间电势差为-,电场力做功为2m
.
汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动,可以明显的看出滑动的痕迹,即常说的刹车线,由刹车线长短可以得知汽车刹车前的速度大小,因此刹车线的长度是分析交通事故的一个重要依据.某一特殊路段的最高限制速度为40km/h,有一辆汽车遇紧急情况刹车,若汽车刹车后以7m/s2的加速度运动,刹车线长14m,假如你是一位交警,请你通过计算求出汽车刹车前的速度
v0,来判断卡车是否超速违章行驶?
正确答案
根据运动学公式 υt2-υ02=2as
可得该汽车刹车前的初始速度υ0的大小为:
υ0==
m/s=14m/s=50.4km/h>40km/h
答:汽车超速违章.
飞机在航空母舰的跑道上加速滑行后起飞,起飞速度至少为50m/s若航空母舰上的跑道长为250m,假设飞机在跑道上做匀加速直线运动,那么飞机起飞前滑行的加速度是多少?若飞机滑行的加速度不变,为了缩短跑道的长度,可在航空母舰上装弹射装置,使飞机加速前获得一定的初速度,为了使跑道长度缩短一半,弹射装置给飞机的初速至少应是多少?
正确答案
由v2=2as得
代入数据,a==5m/s2
由v2-=2a
得,
代入数据,v0==25
m/s.
答:飞机起飞前滑行的加速度是5m/s2.弹射装置给飞机的初速至少为25m/s.
某驾驶员手册规定:一辆具有良好制动器的汽车如果以22m/s的速度行驶时,能在57m的距离内被刹住,如果以13m/s的速度行驶时,相应的制动距离为24m,假定驾驶员的反应时间(从意识到要刹车至使用制动器的时间)以及使用制动器后汽车的加速度对于这两种速度都相同,求:
(1)驾驶员的反应时间;
(2)制动后汽车的加速度大小。
正确答案
解:设v1=22m/s,s1=57m,v2=13m/s,s2=24m
,
,
a=6.04m/s2,t=0.77s
已知一汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶。
(1)司机突然发现在前方x=90m的地方有路障,开始紧急刹车,已知刹车的加速度是a1=-5m/s2,汽车刚好在路障前面停下,求汽车原来的速度v0是多少?
(2)若汽车的刹车加速度是a2=-3m/s2,初速度不变,为使汽车不撞上路障,司机必须提早多少米发现路障?
正确答案
解:(1)解:由v2-v02=2a1x 得
(2)由v2-v02=2a2x 得 x2=(v2-v02)/2a=(0-302)/-6=150m
所以要提早 150-90=60m
跳伞运动员作低空跳伞表演,他离开飞机后先作自由落体运动,当距离地面75m时打开降落伞,伞张开后运动员就以4m/s2的加速度作匀减速运动,到达地面时速度为5m/s,问:(g=10m/s2)
(1)运动员离开飞机时距地面的高度为多少?
(2)离开飞机后,经过多少时间才到达地面?
正确答案
(1)运动员打开伞后做匀减速运动,由v22-v12=2as2
运动员打开伞时的速度为:v1=25 m/s
运动员自由下落距离为s1==31.25m
运动员离开飞机时距地面高度为s=s1+s2=106.25 m
(2)自由落体运动的时间为t1==2.5 s 打开伞后运动的时间为t2=
=5 s
离开飞机后运动的时间为t=t1+t2=7.5 s
答:(1)运动员离开飞机时距地面的高度为106.25 m;(2)离开飞机后,经过7.5 s到达地面.
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