- 匀变速直线运动规律的综合运用
- 共522题
客车以v=20m/s的速度行驶,突然发现同轨道的正前方s=120m处有一列货车正以v0=6m/s的速度同向匀速前进,于是客车紧急刹车,若客车刹车的加速度大小为a=1m/s2,做匀减速运动,问:
(1)客车是否会与货车相撞?
(2)若会相撞,则在什么时刻相撞?客车位移为多少?若不相撞,则客车与货车的最小距离为多少?
正确答案
如图所示,在水平地面上有一个长L=1.5m,高h = 0.8m的长方体木箱,其质量为M=1kg,与地面的动摩擦因数μ=0.3。在它的上表面的左端放有一质量为m=4kg的小铁块,铁块与木箱的摩擦不计。开始它们均静止。现对木箱施加一水平向左的恒力F=27N。(g=10m/s2)问:
(1)经过多长时间铁块从木箱上滑落?
(2)铁块滑落前后木箱的加速度与
之比。
(3)铁块着地时与木箱右端的水平距离S。
正确答案
(1)0.5s (2)1/2 (3)4.32m
(1)小铁块在长方体木箱相对滑行过程中,对长方体所受摩擦力
f1=(M+m)g=0.3(1+4)×10N="15N " ① 2分
则此过程中其加速度a1= ② 3分
得铁块在木箱上滑行的时间s ③ 2分
(2)小铁块滑落后,木箱所受摩擦力f2=Mg=0.3×1×10N=3N ④ 2分
此时其加速度a2= ⑤ 3分
则铁块滑落前后木箱的加速度之比为 ⑥ 2分
(3)小铁块刚滑落时,木箱的速度v0=a1t1=12×0.5m/s=6m/s ⑦ 2分
小铁块下落时间t2= ⑧ 2分
小铁块着地时与木箱右端的水平距S= v0t2+a2t22 2分
=(6×0.4+×24×0.42)m=4.32m ⑨ 1分
如图,水平传送带A、B相距S=3.5米,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1.工件滑上A端时瞬时速度VA=4米/秒,到达B端的瞬时速度设为VB.(g取10米/秒2)
(1)若传送带不动,VB多大?
(2)若传送带以速度V=3.5米/秒逆时针匀速转动,VB多大?
(3)若传送带以速度V=3.5米/秒顺时针匀速转动,VB多大?
正确答案
(1)当传送带不动时,工件由A向B减速运动的加速度为:a==μg=1m/s2 ①
由:vB2-vA2=-2μgS ②
解得:vB=3m/s ③
(2)传送带逆时针转动时,工件受向左的摩擦力,由A至B一直做减速运动;
故到达B点时的速度仍为3m/s.
(3)设工件由VA=4m/s减速到速度为V=3.5m/s的位移为L:
由:V2-VA2=2aL
得:L=1.9米<3.5米
由于L=1.9米<3.5米,所以工件先减速运动1.9米,后加速到3.5米/秒
所以到达B点时的速度为3.5m/s.
答:(1)若传送带不动,VB为3m/s;
(2)若传送带以速度V=3.5 米/秒逆时针匀速转动,VB为3m/s;
(3)若传送带以速度V=3.5 米/秒顺时针匀速转动,VB为3.5m/s.
如图所示,平板车质量为m,长为L,车右端(A点)有一个质量为M=2m的小滑块(可视为质点).平板车静止于光滑水平面上,小车右方足够远处固定着一竖直挡板,小滑块与车面间有摩擦,并且在AC段、CB段动摩擦因数不同,分别为μ1、μ2,C为AB的中点.现给车施加一个水平向右的恒力,使车向右运动,同时小物块相对于小车滑动,当小滑块滑至C点时,立即撤去这个力.已知撤去这个力的瞬间小滑块的速度为v0,车的速度为2v0,之后小滑块恰好停在车的左端(B点)与车共同向前运动,并与挡板发生无机械能损失的碰撞.试求:
(1)μ1和μ2的比值.
(2)通过计算说明,平板车与挡板碰撞后,是否还能再次向右运动.
正确答案
设在有水平外力F时平板车的加速度为a1,在无水平外力F时平板车的加速度为a2,小滑块在AC段和CB段的加速度分别为 和
由牛顿第二定律得:μ1•2mg=2m•a'1解得:=μ1g①
同理:=μ2g②
当小滑块在AC段运动时,由题意可知:
t1-
t1=
③
v0=t1④
由①③④联立得:=μ1gL⑤
设小滑块滑到B端时与车的共同速度为v1,由于滑块从C滑到B的过程中,滑块和车的系统受到的合外力为零,故动量守恒,于是有:
2m•v0+m•2v0=(2m+m)v1⑥
当小滑块在在CB段运动时,由运动学知识可知:
t2-
t2=
v1-v0=t2⑧
由②⑥⑦⑧联立得:=3μ2gL⑨
所以,由⑤⑨得:=
(2)设小滑块滑到B端时与车的共同速度为v1,由于滑块从C滑到B的过程中,滑块和车的系统受到的合外力为零,故动量守恒,于是有:
2m•v0+m•2v0=(2m+m)v1①
平板车与挡板碰撞后以原速大小返回,之后车向左减速,滑块向右减速,由于M=2m,所以车的速度先减小到零.设车向左运动的速度减小为零时,滑块的速度为v2,滑块滑离车B端的距离为L1.
由于上述过程系统的动量守恒,于是有:2m•v1-mv1=2m•v2②
对车和滑块的系统运用能量守恒定律得:
μ2•2m•g+μ1•2m•g(L1-
)=
(2m+m)
-
•2m•
③
由①②③式及μ1gL=、μ2gL=
可解得:L1=L
由于L1=L>L,故小车的速度还没有减为零时,小物块已经从小车的右端滑下,之后小车向左匀速运动,故车不会再向右运动了
答:(1)=
;
(2)平板车与挡板碰撞后,不再向右运动.
海滨浴场的滑梯从顶端到入水处约12m,一人由滑梯顶端开始做初速度为零的匀加速直线运动,开始运动后第1s内通过的路程是0.75m,则人的加速度大小是________,从顶端开始到入水所需要的时间是________,人入水时的速度大小是________。
正确答案
1.5m/s2,4s,6m/s
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