- 匀变速直线运动的位移与速度的关系
- 共1087题
从斜面上的某点每隔0.1s释放一颗相同的小球,在连续放下几颗后,对正在斜面上运动的小球摄得如图照片.测得AB=15cm,BC=20cm.试求:
(1)钢球运动的加速度;
(2)拍摄时B球的速度;
(3)照片上D球距C球的距离;
(4)A球上面正在运动的球还有几颗.
正确答案
(1)由△x=aT2知小球的加速度:
a==
cm/s2=500cm/s2=5m/s2
(2)由某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度有:
vB==
cm/s=1.75m/s
(3)由于相邻相等时间的位移差恒定,
即sCD-sBC=sBC-sAB
所以sCD=2sBC-sAB=25cm=0.25m
(4)设A点小球的速率为vA,根据运动学关系有:
vB=vA+aT
所以:vA=vB-aT=1.25m/s
故A球的运动时间tA==
s=0.25s,
故A球的上方正在滚动的小球还有2个.
答:(1)钢球运动的加速度5m/s2;
(2)拍摄时B球的速度1.75m/s;
(3)照片上D球距C球的距离0.25m;
(4)A球上面正在运动的球还有2颗.
如图所示是游乐场中供小孩玩耍的滑梯简化图,斜面AC长10米,与水平面之间的夹角θ=30°,斜面上AB、BC两部分等长,BC部分表面改用塑胶垫.一小孩从斜面顶端A无初速下滑,设他与斜面AB之间的动摩擦因数u1=,与BC之间的动摩擦因数u2=
,(取g=10m/s2)问:
(1)小孩从A点开始下滑到B点需要的时间以及通过B点时的速度大小;
(2)诵讨计算说明小孩能否滑到斜面的底端C处.
正确答案
(1)小孩在AB段做匀加速直线运动,设加速度为a1,则
mgsinθ-μ1mgcosθ=ma1
解得:a1=2.5m/s2又因为lAB=at12
解得:t1==2s
故vB=a1t1=5m/s
(2)小孩在BC段运动的加速度为a2,则
mgsinθ-μ2mgcosθ=ma2
解得:a2=-2.5m/s2
即小孩做匀减速运动,设最终停在斜面上,其减速运动的位移为x,
0-v02=2a2x
解得:x=5m
所以小孩的最大位移为l总=l+x=10m,恰好到达斜面底端.
答:(1)小孩从A点开始下滑到B点需要的时间以及通过B点时的速度大小为5m/s;
(2)小孩恰好滑到斜面的底端C处.
汽车原来以5m/s的速度沿平直公路行驶,刹车后获得的加速度大小为0.4m/s2则:
(1)汽车刹车后经多少时间停止?滑行距离为多少?
(2)刹车后滑行30m经历的时间为多少?停止前2.5s内滑行的距离为多少?
正确答案
(1)由v=v0+at 得t==
s=12.5s
由v2-v02=2as 得 s==31.25m
(2)由s=v0t+at2 得
t2-25t+150=0
解得t=10s或t=15s(舍去)
根据运动对称性反向观察,
s=v0t+at2=
at2=
×0.4×(2.5)2=1.25m
答:(1)汽车刹车后经12.5s时间停止,滑行距离为31.25m;
(2)刹车后滑行30m经历的时间为10s,停止前2.5s内滑行的距离为1.25m.
一辆汽车在笔直的公路上以72km/h的速度行驶,司机看见红色交通信号灯便踩下刹车.此后,汽车开始做匀减直线速运动,设汽车做匀减速直线运动的加速度为5m/s2.
(1)开始制动后,前2S内汽车行驶的距离是多少?
(2)从开始制动到完全停止,汽车行驶的距离为多少?
正确答案
加速度a=-5m/s2,末速度v=0,
汽车运动总时间t==4s
(1)因为t1=2s<t,所以汽车2s末没有停止运动
所以s1=v0t1+at12
=20×2-×5×22m
=30m
(2)汽车完全停止时速度为0,
由公式 vt2-v02=2as知,
s==40m
答:(1)开始制动后,前2S内汽车行驶的距离是30m;
(2)从开始制动到完全停止,汽车行驶的距离为40m.
美国“肯尼迪”号航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统。已知“F-15”型战斗机在跑道上加速时,产生的最大加速度为5.0m/s2,起飞的最小速度是50m/s,弹射系统能够使飞机所具有的最大速度为30m/s,则:
(1)飞机起飞时在跑道上至少加速多长时间才能起飞?
(2)航空母舰的跑道至少应该多长?
正确答案
解:(1)飞机在跑道上运动的过程中,当有最大初速度、最大加速度时,起飞所需时间最短,故有
即飞机起飞时在跑道上的加速时间至少为4.0 s
(2)
足够长的、倾角为30°的斜面固定在水平地面上,质量是1kg的物体以6m/s的初速度从底端滑上斜面,斜面与物体间的动摩擦因数为.(g取10m/s2)求:
(1)物体滑到最高点所用的时间;
(2)物体滑回底端时的速度大小.
正确答案
①由牛顿第二定律知
mgsin30°+μmgcos30°=ma1
则 t1==0.8s
x==2.4m.
②由牛顿第二定律知 mgsin30°-mgcos30°=ma2
解得a2=gsin30°-μgcos30°=2.5m/s2
则v==
m/s=2
m/s.
答:(1)物体滑到最高点所用的时间为0.8s.
(2)物体滑回底端时的速度大小为2m/s.
航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统.已知飞机在跑道上加速时能产生的最大加速度为5.0m/s2,当飞机的速度达到50m/s时才能离开航空母舰起飞.设航空母舰处于静止状态.问:
(1)若要求该飞机滑行160m后起飞,弹射系统必须使飞机具有的初速度至少多大?
(2)若航空母舰上不装弹射系统,要求该飞机仍能从此舰上正常起飞,问该舰甲板至少应多长?
(3)若航空母舰上不装弹射系统,设航空母舰甲板长为160m,为使飞机仍能从此舰上正常起飞,这时可以先让航空母舰沿飞机起飞方向以某一速度匀速航行,则这个速度至少多大?
正确答案
(1)设经弹射系统帮助起飞时初速度为
根据=2ax得,
=
=
m/s=30m/s,
故若要求该飞机滑行160m后起飞,弹射系统必须使飞机具有的初速度至少为30m/s.
(2)不装弹射系统时,由=2ax得x=
=
m=250m,
故若航空母舰上不装弹射系统,要求该飞机仍能从此舰上正常起飞,该舰甲板至少应250m长.
(3)以航空母舰为参考系,设航空母舰速度为,由
=2ax,其中
=0,a=5.0m/s,x=160m,解得v=40m/s,再根据相对速度公式
=
得,
=
-v=50-40=10m/s,
故若航空母舰上不装弹射系统,设航空母舰甲板长为160m,为使飞机仍能从此舰上正常起飞,这时可以先让航空母舰沿飞机起飞方向以某一速度匀速航行,则这个速度至少为10m/s.
在国庆60周年阅兵式中,某直升飞机在地面上空某高度A位置处于静止状态待命,要求该机零时刻由静止状态沿水平方向做匀加速直线运动,经过AB段加速后,进入BC段的匀速受阅区,经过t时间到达C位置,己知:AB段长为L1、BC段长度为L2.求:
(1)直升飞机在BC段的速度大小;
(2)在AB段做匀加速直线运动时的加速度大小.
正确答案
(1)设在BC段的速度为V、通过AB的时间为t1则在AB段:XAB=Vt1=L1
在BC段:L2=Vt2
t2+t2=t
所以:V=
(2)在AB段作匀加速直线运动时的加速度:a=
所以:a=
答:(1)直升飞机在BC段的速度大小为;
(2)在AB段做匀加速直线运动时的加速度大小为.
如图所示,水平桌面处有水平向右的匀强电场,场强大小E=2×104V/m,A、B是完全相同的两个小物体,质量均为m=0.1kg,电量均为q=2×10-5C,且都带负电,原来都被按在桌面上的P点.现设法使A物体获得和电场E同方向的初速vA0=12m/s,A开始运动的加速度大小为6m/s2,经△t时间后,设法使B物体获得和电场E同方向的初速vB0=6m/s(不计A、B两物体间的库仑力),求:
(1)在A未与B相遇前,A电势能增量的最大值;
(2)小物体与桌面之间的阻力f为多大?
(3)如果要使A尽快与B相遇,△t为多大?
正确答案
(1)∵vA0>vB0,且a相同∴只能在A往返过程中与B相遇
A速度减到零,经过的位移为s==12m,tA=
=2s
△Emax=qEs=2×105×2×104×12 J=4.8J
(2)A释放后:qE+f=ma
得f=ma-qE=0.2N
(3)要使A在最短时间内与B相遇,则对应B减速到零时与A相遇.
B的最大位移:sB==3m 运动时间:tB=
=1s
A返回时:qE-f=ma′
a′==
m/s2=2m/s2
A返回走了s′=s-sB=9m
用时tA′==3s
∴△t=tA+tA′-tB=4s
答:(1)在A未与B相遇前,A电势能增量的最大值为4.8J;
(2)小物体与桌面之间的阻力f为0.2N;
(3)如果要使A尽快与B相遇,△t为4s.
一物体从O点由静止开始做匀加速直线运动,依次经过A、B、C三点,已知AB=L1,BC=L2,且物体在AB段与BC段所用时间相等,求OA的长度.
正确答案
设物体的加速度为a,到达A点的速度为v0,通过AB段和BC点所用的时间为t,
则L1=v0t+at2,①
L1+L2=2v0t+2at2②
联立①②解得:a=③
v0=④
设0与A的距离为L,则L=⑤
将③④代入⑤解得L=
答:OA的长度为.
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