- 匀变速直线运动规律的综合运用
- 共522题
如图所示,一质量M=50kg、长L=4m的平板车静止在光滑的水平地面上,平板车上表面距地面的高度h=1.8m。一质量m=10kg可视为质点的滑块,以v0=6m/s的初速度从左端滑上平板车,滑块与平板车间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2。
(1)分别求出滑块在平板车上滑行时,滑块与平板车的加速度大小;
(2)判断滑块能否从平板车的右端滑出。若能,求滑块落地时与平板车右端间的水平距离;若不能,试确定滑块最终相对于平板车静止时与平板车右端的距离。
正确答案
解:(1)对滑块,
对平板车,
(2)设经过t1时间滑块从平板车上滑出
∵
此式无解,故不会从平板车上滑出
设经过t2时间速度相等
t2=1s
滑块与小车相对静止时与右端相距1m
消防队员在某高楼进行训练,他要从距地面高h=34.5m处的一扇窗户外沿一条竖直悬挂的绳子滑下,在下滑过程中,他先匀加速下滑,此时手脚对悬绳的压力FN1=640N,紧接着再匀减速下滑,此时手脚对悬绳的压力FN2=2080N,滑至地面时速度为安全速度v=3m/s。已知消防队员的质量为m=80kg,手脚和悬绳间的动摩擦因数为μ=0.5,g=10m/s2,求:
(1)分别求出他在加速下滑、减速下滑两过程中的加速度大小;(取g=10m/s2)
(2)他沿绳滑至地面所用的总时间t。
正确答案
解:(1)设消防队员匀加速下滑的加速度大小为a1
根据牛顿第二定律,
设消防队员匀减速下滑的加速度大小为a2根据牛顿第二定律,
(2)根据匀加速运动规律,
根据匀减速运动规律,
由题意知,
联立以上各式并代入数据解得t=5s
公园里有一个斜面大滑梯,一位小同学从斜面的顶端由静止开始滑下,其运动可视为匀变速直线运动。已知斜面大滑梯的高度为3m,斜面的倾角为37°,这位同学的质量为30Kg,他与大滑梯斜面间的动摩擦因数为0.5。不计空气阻力,取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)这位同学下滑过程中的加速度大小;
(2)他滑到滑梯底端时的速度大小;
(3)他滑到滑梯底端过程中重力的冲量大小。
正确答案
解:(1)小学生在下滑过程中可视为质点,初速度为零,受力分析如图
①
②
③
联立①②③m/s2=2 m/s2
(2)斜面长度为m=5m
由
得他滑到滑梯底端时的速度大小为m/s=
m/s
(3)他滑到滑梯底端过程中所用时间为
由,得
s=
s
这个过程中重力的冲量为N·s=
N·s
如图所示为一水平传送带装置的模型示意图,传送带两端点A与B间的距离L=4.0 m,传送带以v=2.5 m/s的速度向右做匀速直线运动,有一可视为质点的物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,物块从A处以v0=5.0m/s的水平速度向右滑上传送带,重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)小物块滑至B处的速度大小;
(2)小物块由A滑到B的过程中相对传送带滑动的距离。
正确答案
解:(1)假设小物块在传送带上一直做匀减速运动,小物块到B时速度为v1,运动的加速度大小为a,则有
μmg=ma
解得v1=3 m/s
由于v1>v,所以假设正确,小物块到B时速度为v1=3 m/s
(2)设小物块由A滑到B的过程,经历时间为t,传送带位移为x,相对位移为△x,则有
v1=v0-at
x=vt
△x=L-x
解得△x=1.5 m
如图所示,是建筑工地上常用的一种“深坑打夯机”。工作时,电动机带动两个紧压夯杆的滚轮匀速转动,可将夯杆从深为h的坑中提上来。当两个滚轮与夯杆分开时,夯杆被释放,最后夯杆在自身重力作用下落回深坑,夯实坑底。之后,两个滚轮再次压紧,夯杆再次被提上来,如此周而复始工作。已知两个滚轮边缘的线速度恒为5m/s,每个滚轮对夯杆的正压力FN=2×104N,滚轮与夯杆间的动摩擦因数μ=0.3,夯杆的质量m=1×103kg,坑深h=4.8m。假定在打夯过程中坑的深度变化不大,且夯杆底端升到坑口时,速度恰好为零(不计夯杆在坑底停留的时间)。求:
(1)夯杆上升过程中被滚轮释放时,夯杆底端离坑底的高度;
(2)打夯周期;
(3)在一个打夯周期内夯杆获得的机械能。
正确答案
解:(1)夯杆开始阶段做匀加速运动,加速度为a
,a=2m/s2
当加速到速度v时,夯杆以v向上做抛体运动,至坑口速度为零
加速上升位移,减速上升位移
h=h1+h2,解得:v=4m/s
因此滚轮释放夯杆时,夯杆底端离坑底的高度为:=4m
(2)夯杆加速上升的时间
夯杆减速上升的时间
夯杆自由落体的时间
故打夯周期为:(或T=3.4s)
(3)在一个打夯周期内,夯杆获得的机械能W=mgh=4.8×104J
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