- 匀变速直线运动规律的综合运用
- 共522题
某公共汽车的运行非常规则,先由静止开始匀加速启动,当速度达到v1=10 m/s时再做匀速运动,进站前开始匀减速制动,在到达车站时刚好停住。公共汽车在每个车站停车时间均为△t=25 s。然后以同样的方式运行至下一站。已知公共汽车在加速启动和减速制动时加速度大小都为a=1 m/s2,而所有相邻车站间的行程都为x=600 m,有一次当公共汽车刚刚抵达一个车站时,一辆电动车刚经过该车站一段时间t0=60 s,已知该电动车速度大小恒定为v2=6 m/s,而且行进路线、方向与公共汽车完全相同,不考虑其他交通状况的影响,试求:
(1)公共汽车从车站出发至到达下一站所需的时间t是多少?
(2)若从下一站开始计数,公共汽车在刚到达第n站时,电动车也恰好同时到达此车站,n为多少?
正确答案
解:(1)公共汽车启动时加速所用的时间为t1t1=v1/a,得t1=10 s
启动加速时行驶的路程为x1
,得x1=50 m
上面所求时间和路程同时也是制动减速所用的时间和路程,所以汽车每次匀速行驶所经过的路程为x2
x2=x-2x1,得x2=500 m
匀速行驶所花时间为t2
t2=x2/v1,得t2=50 s
所以公共汽车在每两站之间运动所经历的时间为t=2t1+t2=70 s
(2)电动车到达第n站所用的总时间为T
T=n(t+△t)+t0所以有v2T=nx
代入数据可求得n=12
在一次警车A追击劫匪车B时,两车同时由静止向同一方向加速行驶,经过30 s追上。两车各自的加速度为aA=15 m/s2,aB=10 m/s2,各车最高时速分别为vA=45 m/s,vB=40 m/s,问追上时两车各行驶多少路程?原来相距多远?
正确答案
解:如图所示,以A车的初始位置为坐标原点,Ax为正方向,设L为警车追上劫匪车所走过的全程,l为劫匪车走过的全程。则两车原来的间距为ΔL=L-l
设两车加速运动用的时间分别为tA1、tB1,以最大速度匀速运动的时间分别为tA2、tB2,则vA=aAtA1,解得tA1=3 s,则tA2=27 s
同理tB1=4 s,tB2=26 s
警车在0~3 s时间段内做匀加速运动,L1=aAtA12
在3 s~30 s时间段内做匀速运动,则L2=vAtA2
警车追上劫匪车的全部行程为L=L1+L2=aAtA12+vAtA2=1 282.5 m
同理劫匪车被追上时的全部行程为l=l1+l2=aBtB12+vBtB2=1 120 m
两车原来相距ΔL=L-l=162.5 m
从斜面上某一位置,每隔0.1 s放下一颗相同的小球,在连续放下几颗以后,对在斜面上滚动的小球摄下照片,如图所示,测得AB= 15 cm,BC= 20 cm,请你根据实验数据,探究分析以下问题:
(1)小球的加速度;
(2)拍摄时B球的速度vB;
(3)D与C的距离;
(4)A球上面正在滚动的球还有几颗.
正确答案
(1)5 m/s2;
(2)1. 75 m/s;
(3)0.25 m;
(4)两颗.
长为1.5m的长木板B静止放在水平冰面上,小物块A以某一初速度从木板B的左端滑上长木板B,直到A、B的速度达到相同,此时A、B的速度为0.4m/s,然后A、B又一起在水平冰面上滑行了8.0cm后停下.若小物块A可视为质点,它与长木板B的质量相同都为2kg,A、B间的动摩擦因数μ1=0.25.求:(取g=10m/s2)
(1)木块与冰面的动摩擦因数μ2.
(2)全过程产生的总热量Q.
(3)为了保证小物块不从木板的右端滑落,小物块滑上长木板的初速度应为多大?
正确答案
解:
(1)A、B一起运动时,受冰面对它的滑动摩擦力,做匀减速运动,加速度解得木板与冰面的动摩擦因数μ2=0.10;
(2)小物块A受木板对它的滑动摩擦力,做匀减速运动,加速度a1=μ1g=2.5m/s2,小物块A在木板上滑动,木块B受小物块A的滑动摩擦力和冰面的滑动摩擦力,做匀加速运动,有μ1mg-μ2(2m)g=ma2解得加速度a2=0.50m/s2,
设小物块滑上木板时的初速度为v10,经时间t后A、B的速度相同为v
由长木板的运动得v=a2t,解得滑行时间
小物块滑上木板的初速度 v10=v+a1t=2.4m/s
小物块A在长木板B上滑动的距离
AB间产生热Q=μ1mgΔs=4.8J,木板B总位移为Δs2=at2+0.08=0.24m
则B与冰面之间产生热量Q2=μ22mgΔs=0.96J,总热量Q=Q1+ Q2=5.76J(由能量守恒解得:
总热量Q=mv102/2=5.76J 也可)
(3)小物块A滑上长木板的初速度越大,它在长木板B上相对木板滑动的距离越大,当滑动距离等于木板长时,物块A达到木板B的最右端,两者的速度相等(设为v′),这种情况下A的初速度为保证不从木板上滑落的最大初速度,设为v0.
有,
由以上三式解得,为了保证小物块不从木板的右端滑落,小物块滑上长木板的初速度不大于最大初速度
。
在四川汶川抗震救灾中,一名质量为60 kg、训练有素的武警战士从直升机上通过一根竖直的质量为20 kg的长绳由静止开始滑下,速度很小可认为等于零。在离地面18 m 高处,武警战士感到时间紧迫,想以最短的时间滑到地面,开始加速。已知该武警战士落地的速度不能大于6 m/s,以最大压力作用于长绳可产生的最大加速度为5 m/s2;长绳的下端恰好着地,当地的重力加速度为g=10 m/s2。求武警战士下滑的最短时间和加速下滑的距离。
正确答案
解:设武警战士加速下滑的距离为h1,减速下滑的距离为(H-h1),加速阶段的末速度等于减速阶段的初速度为vmax,由题意和匀变速运动的规律有:
由上式解得h1=m=7.2 m
武警战士的最大速度为vmax=m/s=12 m/s
加速时间:t1=s=1.2 s
减速时间:t2=s=1.2 s
下滑的最短时间t=t1+t2=1.2 s+1.2 s=2.4 s
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