- 匀变速直线运动的位移与速度的关系
- 共1087题
如图甲所示,倾角为30°的足够长的光滑斜面上,有一质量m=0.8kg的物体受到平行斜面向上的力F作用,其大小F随时间t变化的规律如图乙所示,t=0时刻物体速度为零,重力加速度g=10m/s2.下列说法中正确的是( )
正确答案
如图,底座A上装有长0.5m的直立杆,底座和杆总质量为0.2kg,杆上套有0.05kg的小环B,与杆有摩擦,当环以4m/s从底座向上运动,刚好能到达杆顶,求:
(1)B上升过程中的加速度;
(2)B下落过程的时间;
(3)B下落过程中,底座对地的压力有多大? (g=10m/s2)
正确答案
解:(1)由运动情况及运动学公式得:
2=2a1a1=16m/s2,方向向下
(2)对小环上升过程受力分析,由牛顿第二运动定律得:
f+mg=ma1
f=0.3 N
下落时f =a2a2=4m/s2
t=0.5s
(3)对杆和底座整体受力分析得:N=+f∴N=2.3N
根据牛顿第三定律,底座对水平面压力大小也为2.3N
一个倾角为37°足够长的斜面体固定在水平面上,把一个质量为m=2kg的小物块放在斜面上刚好能匀速下滑,若物块从斜面底端以6m/s的速度沿斜面上滑,则能上滑的距离有多大?(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8 )
正确答案
解:当物块匀速下滑时有:mgsin37°-f=0
当物块上滑时做匀减速运动有:2mgsin37°=ma
a=12m/s2由:v02=2as
故上滑的距离为:s==1.5m
2004年1月25日,继“勇气”号之后,“机遇”号火星探测器再次成功登陆火星。人类为了探测距离地球大约3.0×105km的月球,也发射了一种类似四轮小车的月球探测器。它能够在自动导航系统的控制下行走,且每隔10s向地球发射一次信号,探测器上还装着两个相同的减速器(其中一只是备用的),这种减速器可提供的最大加速度为5m/s2,某次探测器的自动导航系统出现故障,从而使探测器只能匀速前进而不再避开障碍物。此时地球上的科学家只能对探测器进行人工遥控操作。下表为控制中心的显示屏上的数据:
已知控制中心的信号发射和接收设备工作速度极快,科学家每次分析数据并输入命令至少需要3s。问:
(1)经过数据分析,你认为减速器是否执行了命令?
(2)假如你是控制中心的工作人员,采取怎样的措施?加速度满足什么条件?请计算说明。
正确答案
解:(1)由表中数据分析知:9:1020~9:1030时间内探测器与障物距离从52m减小到32m;9:1030~9:1040内探测器与前方障碍物距离由32m减小到12m;即都是在10s内减小距离20m,从两次收到的信号可知,探测器做匀速直线运动,速度v==
m/s=2m/s,故探测器并未执行命令而减速。
(2)启动另一个备用减速器。在地球和月球间传播电磁波需时间t0=s=1s,输入命令时间用3s,因此共用时间t=3s+2×1s=5s,探测器在9点10分44秒执行命令时,距前方障碍物距离x=12m-5×2m=2m。设定减速器的加速度为a,则由v2=2ax得a=1m/s2。因此只要设定加速度大于1m/s2,便可使探测器不与障碍物相撞。
某天,张叔叔在上班途中沿人行步道向一公交车站走去,发现一辆公交车正从身旁的平直公路驶过,此时,张叔叔的速度是1m/s,公交车的速度是15m/s,他们距离车站的距离为50m.假设公交车在行驶中到距车站25m处开始刹车,刚好到车站停下,停车10s后,公交车又启动向前开去,张叔叔的最大速度是6m/s,最大起跑加速度为2.5m/s2,为安全乘上该公交车,他用力向前跑去,求:
(1)公交车刹车过程视为匀减速运动,其加速度大小是多少?
(2)分析张叔叔能否在该公交车停在车站时安全上车.
正确答案
(1)公交车的加速度:
a1==
=-4.5m/s2
故其加速度大小为:4.5m/s2.
(2)汽车从相遇处到开始刹车用时:
t1==
s=
s
汽车刹车过程用时:
t2==
s
张叔叔以最大加速度达到最大速度用时:
t3==
s=2s
张叔叔加速过程中的位移:
s2==7m
以最大速度跑到车站的时间:
t4==
s=7.2s
t1+t2<t3+t4<t1+t2+10s
故张叔叔可以在汽车还停在车站时安全上车.
神舟八号飞船完成与天宫一号的两次对接任务后返回,返回舱距地面10km时开始启动降落伞装置,速度减至10m/s,并以这个速度在大气中降落.在距地面1.2m时,返回舱的4台发动机开始向下喷气,舱体再次减速.设最后减速过程中返回舱做匀减速运动,且到达地面时的速度恰好为0,求(结果均保留两位有效数字):
(1)最后减速阶段的加速度;
(2)最后减速阶段所用的时间.
正确答案
飞机着陆后匀减速滑行,滑行的初速度是60m/s,加速度的大小是3m/s2,飞机着陆后要滑行多远才能停下来?在匀减速滑行过程中的最后5s内发生的位移是多大?
正确答案
(1)由于飞机做匀减速直线运动直到停止,由位移-速度关系式:v2-v02=-2ax,
解得:x=m=600m
由速度-时间关系式得:v=v0-at
解得:t=20s
(2)匀减速直线运动直到停止,可看做反向的初速度为零的匀加速运动,相当于已知位移X,运动时间t,初速度V0=0,利用位移公式X=at2,
得:X=at2=
×3×52m=37.5m
答:飞机着陆后要滑行600m才能停下来;在匀减速滑行过程中的最后5s内发生的位移是37.5m.
为了在运动会上取得好成绩,甲、乙两同学在直道上练习4×100m的接力,假设他们在奔跑时有相同的最大速度.乙从静止开始全力奔跑,要跑出36m才能达到最大速度,这一过程可看做匀变速运动.现在甲持棒以最大速度向乙奔来,距甲的距离为某一值时,乙在接力区开始由静止出发并全力奔跑.若要求乙接棒时的速度是最大速度的倍.求:
(1)乙接棒前在接力区内跑过的距离.
(2)乙起跑时距甲的距离.
正确答案
(1)从乙启动到甲乙交棒过程,
对乙:2as乙=(vm)2,s乙=
t
对甲:因匀速运动s甲=vmt
从乙启动到达到最大速度过程中,对乙:2as=vm2
代入数据,解得s甲=60m s乙=25m
故乙接棒前在接力区内跑过的距离为25m.
(2)甲、乙相距:△s=s甲-s乙=35m
故乙起跑时距甲的距离为35m.
因测试需要,一辆汽车在某雷达测速区,沿平直路面从静止开始匀加速一段时间后,又接着做匀减速运动直到最后停止.下表中给出了雷达测出的各个时刻对应的汽车速度数值.求:
(1)汽车匀加速和匀减速两阶段的加速度a1、a2分别是多大?
(2)汽车在该区域行驶的总位移x是多少?
正确答案
(1)由表给数据可分析:
前4 s内汽车做匀加速运动,加速度大小
a1==
m/s2=3 m/s2
汽车做匀减速运动时的加速度
a2==
m/s2=-2 m/s2
大小为2 m/s2
(2)由表可知匀加速的最大速度是v=12 m/s
根据运动学规律,匀加速的位移x1==24 m
同理可求得匀减速的位移x2==36 m
所以总位移x=x1+x2=60 m.
答:(1)汽车匀加速和匀减速两阶段的加速度a1、a2分别是3 m/s2 和-2 m/s2;(2)汽车在该区域行驶的总位移是60m.
一个质点做匀变速直线运动,历时5s,已知前3s内的位移是4.2m,后3s的位移是1.8m.
求:质点的初速度、加速度和这5s内的总位移.
正确答案
在t=1.5s时的速度为:v1==
=1.4m/s
在t=3.5s时的速度为:v2==
=0.6m/s
加速度大小为:a==-0.4m/s2
初速度:v0=v1-at1.5=2.0m/s
5s总内总位移:s==
m=5m.
答:质点的初速度为2m/s,加速度为-0.4m/s2,总位移为5m.
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