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简答题

杭州滨江区的白金海岸小区吴菊萍徒手勇救小妞妞,被誉为“最美妈妈”. 设妞妞的质量m=10kg,从离地h1=28.5m高的阳台掉下,下落过程中空气阻力约为本身重力的0.4倍;在妞妞开始掉下时,吴菊萍立刻从静止开始匀加速奔跑水平距离S=9m到达楼下,张开双臂在距地面高度为h2=1.5m处接住妞妞,缓冲到地面时速度恰好为零,缓冲过程中的空气阻力不计.g=10m/s2.求:

(1)妞妞在被接到前下落的时间;

(2)吴菊萍跑到楼下时的速度;

(3)在缓冲过程中吴菊萍对妞妞做的功.

正确答案

(1)对妞妞用牛顿第二定律:mg-0.4mg=ma1求得:a1=6m/s2

妞妞下落过程是匀变速直线运动,由位移时间关系:

h1=a1t2

解得:t=3s

(2)吴匀加速运动:S=a 2t2

解得:a2=2m/s2由速度时间关系:υ2=a2t=6m/s

(3)妞妞下落h1的速度:υ1=a1t=18m/s

缓冲过程中,对妞妞由动能定理,

得:W+mgh2=0-mυ12

W=-1770J

答:(1)妞妞在被接到前下落的时间3s;

(2)吴菊萍跑到楼下时的速度6m/s;

(3)在缓冲过程中吴菊萍对妞妞做的功是-1770J.

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简答题

如图所示,光滑水平面上静止放置着一辆平板车A,车总长为L.车上有两个小滑块B和C(都可视为质点),B与车之间的动摩擦因数为μ,而C与车之间的动摩擦因数为2μ.开始时B、C分别从车的左、右两端同时以大小相同的初速度相向滑行.经过一段时间,C、A的速度达到相等,此时C和B恰好发生碰撞.已知C和B发生碰撞时两者的速度立刻互换,且碰撞时间极短.A、B、C三者的质量都相等,重力加速度为g.设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力,求:

(1)B、C刚滑上平板车A时,A、B、C三者各自的加速度?

(2)B和C刚滑上平板车时的初速度v0的大小?

(3)C和B发生碰撞后经过多长时间A、B、C三者的速度相同?共同速度为多少?(滑块C最后没有脱离车)

正确答案

(1)设ABC三者的质量都为m,根据牛顿第二定律得:

fc=2μmg=mac,解得:ac=2μg,方向水平向右

fb=μmg=mab,解得:ab=μg,方向水平向左

fc-fb=μmg=maa,解得:aa=μg,方向水平向左

(2)从开始到C、A的速度达到相等这一过程所需要的时间为t

对C,由牛顿定律和运动学规律有

vC=v0-aCt

SC=(v0+vC)t

对A,由牛顿定律和运动学规律有

vA=aAt=vC

SA=vAt

对B,由牛顿定律和运动学规律有

vB=v0-aBt

SB=(v0+vB)t

C和B恰好发生碰撞,则有

SC+SB=L

由以上各式解得初速度v0=

(3)ABC三者的末速度分别为vA=vC=

1

3

v0(向左)

vB=

2

3

v0(向右)

C和B发生碰撞时两者速度立刻互换,则碰后C和B的速度各为

v′C=

2

3

v0(向右)

v′B=

1

3

v0(向左)

碰撞后B和A的速度相等,设B和A保持相对静止一起运动,此时对B和A整体有

fc=2μmg=2ma

隔离B,则B受到的摩擦力为

f′b=ma

可得f′b=μmg,说明B和A保持相对静止一起运动

C和B发生碰撞后经过t0时间ABC三者速度相同,共同速度为v,向右为正

fc=-2μmg=ma′c解得:a′c=-2μg

fAB=-fC=2μmg=ma′AB解得:a′AB=μg

v0-2μgt0=-v0+μgt0=v

解得:t0==,v=0

答:(1)B、C刚滑上平板车A时,A、B、C三者各自的加速度分别为μg,μg,2μg;

(2)B和C刚滑上平板车时的初速度v0的大小为

(3)C和B发生碰撞后经过时间A、B、C三者的速度相同,共同速度为0

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升降机由静止开始以加速度a1匀加速上升3s,速度达到3m/s,接着匀速上升15s,然后再以与a1大小相同,方向相反的恒定加速度运动8s.求:

(1)升降机匀加速上升的加速度a1大小

(2)升降机第23s的速度

(3)升降机全过程的位移大小.

正确答案

(1)升降机匀加速上升的加速度为:a1===1m/s2

(2)加速上升3s末的速度为:v1=a1t1=1×3=3m/s

后匀速运动15s,所以18s末的速度为:3m/s

后匀减速运动8s,所以升降机第23s的速度v3=3-1×(23-18)=-2m/s

(3)升降机全过程的位移大小为:x=

1

2

a1t12+v2t2+v2t3+

1

2

a2 t32=41.5m

答:(1)升降机匀加速上升的加速度a1大小为1m/s2  (2)升降机第23s的速度为-2m/s   (3)升降机全过程的位移大小为41.5m

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如图所示,静止在水平地面上的玩具小鸭质量m=0.5kg,受到与水平面夹角为53°的恒定拉力后,玩具开始沿水平地面运动.若拉力F=4.0N,经过时间t=2.0s,玩具移动距离为x=4.8m;撤去拉力F后,玩具又向前滑行一段距离.求:(sin53°=0.8,cos53°=0.6)

(1)运动过程中,玩具的最大速度;

(2)撤去拉力后,玩具继续前进的距离.

正确答案

(1)由匀变速直线运动的位移时间公式得x=a1t2                              

         a1=2.4m/s2                              

         vm=a1t=4.8m/s    

故玩具的最大速度为4.8m/s.                      

   (2)由牛顿第二定律得:F•cos53°-μN=ma1                     

                          F•sin53°+N=mg                         

        联立两式 得μ=0.67                              

松手后玩具加速度a2==μg=6.7m/s2              

   滑行距离x2==1.7m   

故玩具继续前进的距离为1.7m.

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简答题

一滑块由静止开始做匀加速直线运动,已知第5s末的速度是6m/s.求:

(1)第4s末的速度大小;

(2)头7s内的位移大小;

(3)第3s内的位移大小.

正确答案

(1)由速度与时间公式 v1=at1 得:a==1.2m/s2

则第4s末的速度为v2=at2=4.8m/s

(2)头7s内的位移x7=at72=×1.2×49m=29.4m

(3)第3s内的位移为:x=x3=-x2=at32-at22=×1.2×5m=3m

答:(1)第4s末的速度大小为4.8m/s;

(2)头7s内的位移大小为29.4m;

(3)第3s内的位移大小为3m.

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