- 匀变速直线运动的位移公式
- 共1568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.
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
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
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.
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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