- 匀变速直线运动的研究
- 共14248题
(13分)如图所示,质量为m=10kg的小物体在F=200N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿足够长的斜面运动,斜面固定不动,小物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,斜面与水平地面间的夹角θ=37°,力F作用t1=2s后撤去,小物体在斜面上继续上滑后,又返回至起点。(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)
⑴小物体运动过程中相对起点的最大位移xm的大小;
⑵小物体从开始经过多长时间t返回起点。
正确答案
⑴xm=16.25m;⑵t=s
试题分析:⑴当物体上滑至最高点,速度为零时,相对起点的位移最大,设在t1时间内物体运动的加速度为a1,撤去力F瞬间时物体的速度为v,撤去力F后物体向上滑行的加速度为a2,又经时间t2物体的速度减为零,在有力F作用时,根据牛顿第二定律有:Fcosθ-mgsinθ-μ(Fsinθ+mgcosθ)=ma1 ①
根据匀变速直线运动速度公式有:v=a1t1 ②
撤去力F,物体继续上滑的过程中,根据牛顿第二定律有:-mgsinθ-μmgcosθ=ma2 ③
根据匀变速直线运动速度公式有:v=-a2t2 ④
物体上滑的位移为:xm= ⑤
由①②③④⑤式联立,并代入数据解得:t2=1.25s,xm=16.25m ⑥
⑵物体下滑过程中,根据牛顿第二定律有:mgsinθ-μmgcosθ=ma3 ⑦
设物体下滑的时间为t3,根据匀变速直线运动位移公式有:xm= ⑧
物体从开始到返回起点的过程中所经历的时间为:t=t1+t2+t3 ⑨
由⑥⑦⑧⑨式联立,并代入数据解得:t=s
某学校学生进行“交通信号灯”的课题研究中发现在公路的十字路口, 红灯拦停了很多汽车。 若拦停的汽车排成笔直的一列, 最前面的一辆汽车的前端刚好与路口停车线相齐, 相邻两车的前端之间的距离均为L =" 6.0" m, 若汽车起动时都以a =2.5m/s2 的加速度作匀加速运动, 加速到v="10.0" m/s 后做匀速运动通过路口。该路口亮绿灯时间t =" 40.0" s, 而且有按倒计时显示的时间显示灯. 另外交通规则规定: 原在绿灯时通行的汽车, 红灯亮起时, 车头已越过停车线的汽车允许通过。求:若绿灯亮起瞬时, 所有司机同时起动汽车, 问有多少辆汽车能通过路口?
正确答案
能有64辆汽车通过路口.
汽车加速时间 s 3分
40.0 s时间, 汽车能行驶的位移 m 4分
4分
根据题意, 能有64辆汽车通过路口. 2分
本题考查匀变速直线运动的应用,由题意求出汽车加速时间,和40s内发生的位移,由求出通过的汽车个数
(12分)在香港海洋公园的游乐场中,有一台大型游戏机叫”跳楼机”.参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m高处,然后由静止释放,座椅做自由落体运动。座椅沿轨道自由下落一段时间后,开始受到压缩空气提供的恒定阻力而紧接着做匀减速运动,下落到离地面4.0 m高处速度刚好减小到零,这一下落全过程经历的时间是6 s. 取g="10" m/s2.求:
(1)座椅被释放后自由下落的高度有多高?
(2)在匀减速运动阶段,座椅和游客的加速度大小是多少?
正确答案
(1)7.2 m. (2)
试题分析:(1)座椅的运动情况是先做自由落体运动,然后做匀减速直线运动直到静止,画出速度-时间图象如图所示.
根据图象与时间轴围成的面积表示位移知:,解得:
根据自由落体运动规律,座椅被释放后自由下落的高度:
(2)物体做匀减速运动的位移:,由公式
′可知在匀减速运动阶段,游客的加速度大小:
(16 分)如图,长l ="lm" 、厚度h="0.2m" 的木板A静止在水平面上,固定在水平面上半轻r="1.6m" 的四分之一光滑圆弧轨道PQ ,底端与木板A相切与P点,木板与圆弧轨道紧靠在一起但不粘连。现将小物块B从圆弧上距P点高度H="0.8m" 处由静止释放,已知A、B质量均为m = lkg,A与B间的动摩擦因数μ1=0.4,A与地面间的动摩擦因数μ2=0.1,g 取10m/s2。求:
(1)小物块刚滑到圆弧轨道最低点P处时对圆弧轨道的压力大小;
(2)小物块从刚滑上木板至滑到木板左端过程中对木板所做的功;
(3)小物块刚落地时距木板左端的距离。
正确答案
(1)20N;(2)J;(3)0.42m。
试题分析:(1)由于B下滑的过程中只有重力做功,故由机械能守恒定律有,
解得:m/s 1分
物块滑到最低点时,由牛顿第二定律有: 1分
解得=20N 1分
由牛顿第三定律得,小物块对圆弧轨道的压力大小N 1分
(2)当小物块滑上长木板时,对B受力分析,由牛顿第二定律有
m/s2,物块B做匀减速直线运动 1分
对A受力分析,由牛顿第二定律有
m/s2,物块A做匀加速直线运动 1分
又由(1分),
(1分),
(1分);
带入数据解得得 s (1s舍去) 1分
对A由动能定理得 J 1分
(3)B离开木板后以m/s的初速度做平抛运动 1分
至落地所需时间 ,得
1分
木板A将以m/s,加速度
m/s2做匀减速运动 1分
物块B落地时,两者相距 1分
代入数据m 1分
如图所示,质量M="1" kg,长L="l" m的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1.在木板的左端放置一个质量m=1kg,大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2,若在铁块上加一个水平向右的恒力F="8" N,则经过多长时间铁块运动到木板的右端?
正确答案
1s
略
当一块磁体靠近超导体时就会产生强大的电流,并对磁体产生排斥作用,用这种排斥力可以使磁体悬浮在空中,磁悬浮列车由此而诞生。由于列车浮起,使列车与轨道间的摩擦力减少到零,假设通过减小列车与空气的摩擦力,可使车速高达200m/s。当然,列车启动与停站均需一个变速过程,设乘客的生理能承受a=0.1g(g为重力加速度,取10m/s2)的加速度。假设上海与乌鲁木齐(设两地相距4×106m)间建设有这样的磁悬浮列车,则从上海到乌鲁木齐市所需最短的时间t。
正确答案
2.02×104s
由题意可知,列车以a=0.1g=1m/s2加速出站和减速进站时所需时间最短。
加速出站过程:由v=at1
可知t1= x1=
同理:减速进站过程:t2=t1=200s
X2=x1=2×104m
中间匀速过程:
t总=t1+t2+t3=2.02×104s
(9分)吴菊萍徒手勇救小妞妞,被誉为“最美妈妈”.设妞妞的质量m=10 kg,从离地h1=28.5 m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=9 m到达楼下,张开双臂在距地面高度为h2=1.5 m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=10 m/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)妞妞对吴菊萍的冲击力大小?
正确答案
(1)3 s.(2)6 m/s(3)1180N,方向竖直向下
试题分析:(1)对妞妞应用牛顿第二定律,有
mg-0.4mg=ma1 解得a1=6 m/s2
妞妞下落过程由匀变速运动规律有
h1-h2=a1t2解得t=3 s.
(2)吴菊萍做匀加速运动,由匀变速运动规律有
s=a2t2 解得a2=2 m/s2
v2= a2t=6 m/s.
⑶对妞妞受力分析,F-mg=ma3 而a3=v2/2h2=108m/s2 得F= 1180N
椐牛顿第三定律,妞妞对吴菊萍的冲击力大小1180N,方向竖直向下
汽车以20m/s的速度做匀速直线运动,刹车后加速度大小为5m/s2,那么开始刹车后3s通过的位移为__________m, 刹车后6s通过的位移为__________m。
正确答案
37.5m 40m
试题分析:汽车刹车到停止所需的时间
3s<4s,所以3s末汽车还未停止.
则.
6s>4s,所以前6s内的位移等于前4s内的位移.
则
小汽车甲以8m/s的速度在平直的公路上向右匀速行驶。某时刻,发现在其正前方20m处,有一货车乙刚好以2m/s2的加速度由静止开始向右做匀加速直线运动,且当乙车速度达到12m/s时,便保持此速度匀速运动,而甲车继续匀速运动。
(1) 求乙车速度增加到8m/s所用的时间
(2)判断甲车能否追上乙车?若能追上,求出追上时所用的时间;若不能追上,求出甲、乙之间的最小距离
(3)请在图11中画出0~8s内甲、乙两车的速度v与时间t的图像
正确答案
(1)4s(2)追不上,最近距离4m(3)见答案解析
试题分析:(1)
(2)乙车速度达到8m/Ss时,运动的位移大小为:
此时,甲运动的位移大小为
因为甲、乙运动的位移差为
所以,甲车不能追上乙车,且此时的距离就是最小距离
其最小距离为
其它解法只有合理同样得分
(3)如图所示
点评:本题通过匀变速直线运动规律的相关公式求解追击问题,本题可以列出方程,通过数学一元二次方程的判别式计算的答案的个数。
一些同学乘坐高速列车外出旅游,当火车在一段平直轨道上匀加速行驶时,一同学提议说:“我们能否用身边的器材测出火车的加速度?”许多同学参与了测量工作,测量过程如下:他们一边看着窗外每隔100 m的路标,一边用手表记录着时间,他们观测到从第一根路标运动到第二根路标的时间间隔为5 s,从第一根路标运动到第三根路标的时间间隔为9 s,请你根据他们的测量情况,求:
(1)火车的加速度大小;
(2)他们到第三根路标时的速度大小。
正确答案
(1)设火车的加速度为a、经过第一根路标时的速度为v1,根据匀变速直线运动的位移公式得
(1分)
(1分)
其中s="100" m、t1="5" s、t2="9" s
解得a= m/s2=1.11 m/s2(1分)、v1=
m/s=17.22 m/s (1分)
(2)设火车经过第三根路标时的速度为v2,根据匀变速直线运动的速度公式得
v2=v1+at2 (1分)
代入数据得v2=27.22 m/s (1分)
略
(10分)特战队员从悬停在空中离地55m高的直升机上沿绳下滑进行降落训练,某特战队员和他携带的武器质量共为80kg,设特战队员用特制的手套轻握绳子时可获得200N的摩擦阻力,紧握绳子时可获得1000N的摩擦阻力,下滑过程中特战队员至少轻握绳子才能确保安全,()。试求:
(1)特战队员轻握绳子降落时的加速度的大小;
(2)若要求特战队员着地时的速度不大于5m/s,则特战队员在空中下滑的最少时间为多少?
正确答案
(1)(2)6s
试题分析:(1)根据牛顿第二定律可得:(2分)解得:
(2分)
(2)先轻握绳子下滑,再紧握绳子以最大的摩擦阻力做减速运动,着地时速度为5m/s。这样的下滑过程所需时间最少。
有最大的摩擦阻力时: 所以:
(2分)
设:其中最大速度为v, 有:(2分)
解得:
所以:(2分)
质量为2Kg的物体在F=4N水平恒力作用下,在水平面上以4 m/s的速度作匀速直线运动。(g取10m/s2)求:(1)物体与水平面间的动摩擦因数?(2)如果经过4s时间撤去恒力F直到物体停下来,物体的总位移为多少?
正确答案
(1)0.2(2)20m
试题分析:⑴ 撤去恒力F前,物体匀速运动,
⑵ 撤去恒力F前,物体匀速运动。
撤去恒力F后,物体匀减速运动 ,
物体总位移为。
点评:此类题型考察了关于匀变速直线运动规律的运用。需要特别注意的是在运用过程中要注意先规定正方向,并在使用过程中正确使用正负号来表示矢量的方向。
如图所示的速度图象表示一质点做匀加速直线运动,试根据图象带质点的初速度v0=______,加速度为a=______.
正确答案
由图可知,质点的初速度v0=2m/s.加速度为a==
m/s2=6m/s2.
故答案为:2m/s;6m/s2
(6分)物体由静止开始做匀加速直线运动,第2s末的速度达到4m/s,求:第3s内物体的位移是多少?
正确答案
5m
试题分析:初速度0的匀变速直线运动,即
,计算得
位移公式
前3秒位移
前2秒位移
第3秒内物体的位移
(12分)一物体以4m/s的速度滑上光滑斜面做匀减速直线运动,途经A、B两点,已知物体在A点时的速度是B点时速度的2倍,由B点再经过0.5s物体滑到顶点C点时速度恰好为零,已知AB=75cm,求:
(1)斜面的长度;
(2)物体由底端D点滑到B点时所需要的时间。
正确答案
(1)4m (2)1.5s
试题分析:(1)在物体从A运动到B的过程中:;(2分)
在从B运动到C的过程中:由即
。(2分)
联立以上两式并代入数据,解得。(2分)
斜面长度。(3分)
(2)由得
。(3分)
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