- 匀变速直线运动规律的综合运用
- 共522题
某天,小明在上学途中沿人行道以v1=1m/s速度向一公交车站走去,发现一辆公交车正以v2=15m/s速度从身旁的平直公路同向驶过,此时他们距车站s=50m。为了乘上该公交车,他加速向前跑去,最大加速度a1=2.5m/s2,能达到的最大速度vm=6m/s。假设公交车在行驶到距车站s0=25m处开始刹车,刚好到车站停下,停车时间t=10s,之后公交车启动向前开去。(不计车长)求:
(1)若公交车刹车过程视为匀减速运动,其加速度a2大小是多少?
(2)若小明加速过程视为匀加速运动,通过计算分析他能否乘上该公交车。
正确答案
解:(1)公交车的加速度
所以其加速度大小为
(2)汽车从相遇处到开始刹车用时
汽车刹车过程中用时
小明以最大加速度达到最大速度用时
小明加速过程中的位移
以最大速度跑到车站的时间
,小明可以在汽车还停在车站时上车
跳伞运动员做低空跳伞表演,他在离地面323 m高处,由静止开始在竖直方向做自由落体运动。一段时间后,立即打开降落伞,以12.5 m/s2的平均加速度匀减速下降,为了运动员的安全,要求运动员落地速度最大不得超过5 m/s。(g=10m/s2)
(1)求运动员展开伞时,离地面高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下?
(2)求运动员在空中的最短时间是多少?
正确答案
解:设下落时的高度为,展开伞时的速度
,此时距地面的高度为
,落地时速度
,匀减速下降时的加速度为
(1)
代入数据可得:
(2)自由落体过程:
匀减速过程:
总时间:
水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,用于对旅客的行李进行安全检查。如图所示为一水平传送带装置示意图,绷紧的传送带AB始终保持恒定的速率v=1m/s运行。一质量为m=4kg的行李无初速地放在A处,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动,随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,A、B间的距离L=2m,g取10m/s2。
(1)求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小;
(2)求行李做匀加速直线运动的时间;
(3)如果提高传送带的运行速率,行李就能被较快地传送到B处。求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。
正确答案
解:(1)由“物体无初速地放在A处”得到物体将相对传送带运动,滑动摩擦力方向向右,其大小为
F=μmg=4N
由牛顿第二定律,得a=F/m=1m/s2(2)设行李做匀加速运动的时间为t,行李加速运动的末速度为v=1m/s
则v=at
即t=(v/a)=1s
(3)当行李从A处到B一直匀加速,则传送时间最短
据,有t=2s
传送带对应的最小运行速率为v=at=2m/s
甲、乙两运动员在训练交接棒的过程中发现:甲经短距离加速后能保持9 m/s的速度跑完全程;乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的。为了确定乙起跑的时间,需在接力区前适当的位置标记。在某次练习中,甲在接力区前x0=13.5 m处作了标记,并以v=9 m/s的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令。乙在接力区的前端听到口令时起跑,并恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒。已知接力区的长度为L=20 m 求:
(1)此次练习中乙在接棒前的加速度a。
(2)在完成交接棒时乙离接力区末端的距离。
正确答案
解:(1)在甲发出口令后,甲、乙达到共同速度所用的时间为 ①
设在这段时间内甲、乙的位移分别为x1和x2,则
②
x1=vt ③
x1=x2+x0 ④
联立①②③④式解得
代入数值得a=3 m/s2
(2)在这段时间内,乙在接力区的位移为
完成交接棒时,乙与接力区末端的距离为L-x2=6.5 m
一辆值勤的警车停在直公路边,当警员发现从他旁边以v=10 m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定前去追赶,经t0=2 s警车发动起来,以加速度a=2 m/s2做匀加速运动,试问:
(1)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少?
(2)若警车能达到的最大速度是vm=12 m/s,达到最大速度后匀速运动,则警车发动起来后至少要多长的时间才能追上违章的货车?
正确答案
解:(1)在警车追上货车之前,两车速度相等时,两车间的距离最大,设警车发动起来后t's两车速度相等,两车间的距离最大为sm
则
(2)若警车的最大速度是Vm=12 m/s,则警车发动起来后加速时间为t1,加速位移为s1
所以警车还没追上货车,这以后匀速运动追赶,设再经时间t2追上
则s1+vmt2=v(t0+t1+t2)
解得t2=22 s
所以警车发动起来后追上货车经历的时间为t=t1+t2=28 s
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