- 匀变速直线运动的研究
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“神舟六号”载人飞船的返回舱距地面l0km 时开始启动降落伞装置,速度减至10m/s.在距地面1.25m时,返回舱的缓冲发动机开始工作,返回舱做匀减速运动,并且到达地面时速度恰好为0,则缓冲发动机开始工作后,返回舱的加速度大小为______m/s2.
正确答案
由公式v2-v02=2ax得:
返回舱的加速度大小为:a==
m/s2=40m/s2
故答案为:40
在国庆60周年阅兵式中,某直升飞机在地面上空某高度A位置处于静止状态待命,要求该机零时刻由静止状态沿水平方向做匀加速直线运动,经过AB段加速后,进入BC段的匀速受阅区,经过t时间到达C位置,己知:AB段长为L1、BC段长度为L2.求:
(1)直升飞机在BC段的速度大小;
(2)在AB段做匀加速直线运动时的加速度大小.
正确答案
(1)设在BC段的速度为V、通过AB的时间为t1则在AB段:XAB=Vt1=L1
在BC段:L2=Vt2
t2+t2=t
所以:V=
(2)在AB段作匀加速直线运动时的加速度:a=
所以:a=
答:(1)直升飞机在BC段的速度大小为;
(2)在AB段做匀加速直线运动时的加速度大小为.
汽车以54km/h的速度在平直公路上匀速行驶,遇情况刹车,做匀减速直线运动,刹车后2s速度变为36km/h.
求:(1)刹车过程中的加速度
(2)刹车后8s内前进的距离.
正确答案
(1)54km/h=15m/s,36km/h=10m/s
规定运动的方向为正方向
根据加速度的定义式有
a==
=-2.5m/s
(2)刹车问题,先判断刹车时间.
因为vt=v0+at
有 t==6s
即汽车运动6s停止运动,所以汽车在8S内通过的位移与在6S通过的位移相等,
即x=(v0+vt)t=
×(15+0)×6=45m
答:(1)刹车过程中的加速度大小为2.5m/s2,方向与运动方向相反.
(2)刹车后8s内前进的距离为45m.
一自行车以6m/s的速度沿平直的公路匀速运动,一小汽车从静止开始与自行车同向做匀加速运动,加速度大小为3m/s2;汽车开始运动时,自行车恰好与汽车车头相齐.求:
(1)汽车追上自行车之前经多长时间两者相距最远?最远距离是多少?
(2)汽车经过多长时间追上自行车?此时汽车的速度是多少?
正确答案
(1)因汽车做匀加速运动,速度从0开始增加,开始时自行车在汽车的前头,当汽车的速度小于自行车的速度时,两者的距离便不断增大;当汽车的速度大于自行车的速度时,两者距离减小;当两者速度相等时,距离最大.
设相距最远的时间为t,则有:t==
s=2s
由x=at2得 汽车的位移为:x=
×3×22m=6m
自行车的位移:x'=vt=6×2=12m
两者的最大距离:xm=x'-x=6m
(2)设汽车经过ts追上自行车,由位移相等,得:
at2=vt
即×3×t2=6t
解得:t=4s
此时汽车的速度为:v=at=3×4m/s=12m/s
答:
(1)汽车追上自行车之前经2s时间两者相距最远,最远距离是6m.
(2)汽车经过4s时间追上自行车,此时汽车的速度是12m/s.
汽车以108km/h的速度行驶,急刹车后6s停止运动,那么急刹车过程中汽车的加速度为多少?急刹车后2s未时刻汽车的速度是多大?
正确答案
根据加速度的定义式得a==
m/s2=-5m/s2
根据速度公式得v=v0+at=30-5×2m/s=20m/s
答:那么急刹车过程中汽车的加速度为-5m/s2.急刹车后2s未时刻汽车的速度是20m/s.
国家航天局曾利用教练机对航天员进行失重训练.训练时,教练机从地面以一定的倾角爬升到8000米高空,然后以200m/s的初速度竖直向上作匀减速直线运动,加速度大小为g,飞机到达最高点后立即掉头,仍以加速度g竖直向下做加速运动.为了飞机安全,向下加速运动的最低点不能低于2000米.求:飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间?
正确答案
上升时间t1==
s=20s
上升的高度h1==2000m
加速下降的高度h2=8000+2000-2000m=8000m
由h2=ht22得,t2=40s
则飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间为t=t1+t2=60s.
答:飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间为60s.
甲车在前以15m/s的速度匀速行驶,乙车在后以9m/s的速度行驶.当两车相距32m时,甲车开始刹车,加速度大小为1m/s2.问
(1)两车间相遇前的最大距离
(2)经多少时间乙车可追上甲车?
正确答案
(1)两车距离最大时乙车的速度与甲车的速度相等,设此时甲车的速度为:v甲,即:
v甲=v乙
因为甲车做匀变速运动,则:
v甲=v甲0+at1
得:t1==
s=6s
乙车前进的距离为:
x乙=v乙t1=9×6m=54m
甲车前进的距离为:
x甲=•t=
×6m=72m
所以两车的最大距离为:
△xm=L+x甲-x乙=32+72-54=50m
得:△xm=50m
(2)设经过时间t追上.依题意:
v甲t-at2+L=v乙t
15t-+32=9t
得t=16s和t=-4s(舍去)
甲车刹车的时间:t ′==15s
显然,甲车停止后乙再追上甲.
甲车刹车的位移:
x甲==
m=112.5m
乙车的总位移:
x乙=x甲+32=144.5m
t==
s=16.06s
答:(1)两车间相遇前的最大距离为50m.
(2)经16.06s乙车追上甲车.
汽车以10m/s的速度在平直公路上行驶,突然发现正前方s(m)处有一自行车以4m/s的速度作同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门作加速度为6m/s2的匀减速直线运动,若要汽车不撞上自行车,则s至少应为______ m.
正确答案
当两车速度时,经历的时间为t==
s=1s.
这段时间内的汽车的位移x1=v1t+at2=10m-
×6×1m=7m.
自行车的位移x2=v2t=4m.
恰好不相撞时,有:x1=x2+s
解得s=3m.
故答案为:3m.
一个质量为m=2kg的物体在光滑水平面上以速度v0=10m/s向右做匀速直线运动,从某时刻起受到向左的水平力F=4N作用,则此时物体的加速度大小为______m/s2,从该时刻起经2s,物体的速度大小为______m/s.
正确答案
根据牛顿第二定律得:
a==
=2m/s2,方向水平向左.
所以物体做匀减速直线运动,
2s末的速度v=v0-at=10-2×2=6m/s
故答案为:2,6
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100m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5s,从第一根路标运动到第三根路标的时间间隔为9s,请你根据他们的测量情况,则
(1)火车的加速度大小为______;
(2)他们到第三根路标时的速度大小为______.
正确答案
(1)研究火车从经过第一根路标到经过第二根路标的过程,位移x1=100m,时间t1=5s,
则中间时刻的速度为:v1=
同理,研究火车从经过第二根路标到经过第三根路标的过程,位移x2=100m,时间t2=4s,
则中间时刻的速度为:v2=
则火车的加速度为:a=
代入解得:a=1.11m/s2
(2)由运动学公式得,火车经过第三根路标时的速度大小v3=v2+a=27.2m/s
故答案为:(1)1.11m/s2;(2)27.2m/s
如图所示,水平放置的传送带以速度v1=2.0m/s向右运行,现将一小物体(可视为质点)轻轻地放在传送带A端,物体与传送带间的动摩擦因数,若A端与B端的距离l=4.0m,g取10m/s2,求:
(1)物体运动到B端时的速度;
(2)物体由A运动到B的时间;
(3)若传送带以速度v2=6m/s向右运行,物体由A运动到B的时间。
正确答案
解:(1)小物体的受力情况如图所示,
由牛顿第二定律
①
②
又 ③
由①②③式得 ④
假设小物体能够与传送带达到共同速度v1=2.0m/s,
则小物块做匀加速运动的过程中有
⑤
⑥
因为,所以小物体先做匀加速直线运动,然后做匀速直线运动,所以小物体到达B端时的速度为2.0m/s。
(2)小物体在匀加速直线运动的过程中有
⑦
小物体做匀速直线运动过程通过的距离为 ⑧
运动时间为 ⑨
所以小物体由A到B的时间 ⑩
(3)若传送带以速度v2=6m/s向右运行,假设小物体能够与传送带达到共同速度,
则对于小物块做匀加速运动的过程有
因为,所以小物体由A到B一直做匀加速直线运动,
设小物体由A到B的时间为,则有
。
为了缩短下楼的时间,消防员往往抱着楼房外的竖直杆直接滑下,设消防员先做自由落体运动,再以可能的最大加速度沿杆做匀减速直线运动.一名质量=65kg的消防员,在沿竖直杆无初速度滑至地面的过程中,重心共下降了=11.4m,该消防员与杆之间的滑动摩擦力最大可达到m=975N,消防员着地的速度不能超过=6m/s.(10m/s2)求:
(1)消防员下滑过程中速度的最大值;
(2)消防员下滑过程的最短时间。
正确答案
解:(1)消防队员抱着竖直杆做自由落体运动时,设消防员下滑过程中速度的最大值为m
则
对消防员匀减速直线运动,设最大加速度的大小为
则
由牛顿第二定律得:
=5m/s2由题意:
联立解得:m=10m/s
(2)对消防员自由下落:
所以1=1.0s
对消防员匀减速直线运动:
所以2=0.8s
故消防员下滑过程的最短时间:
s
如图所示,一辆卡车以20m/s的速度在平直公路上行驶,突然发现前方停有一辆小轿车,卡车立即紧急刹车,急刹车时加速度的大小是5m/s2,假设卡车在紧急刹车过程中做匀减速直线运动.求:
(1)若要卡车不碰撞小轿车,则卡车开始刹车时,与小轿车的最小距离;
(2)卡车在情况(1)的紧急刹车过程中,平均速度大小.
正确答案
(1)根据匀变速直线运动规律:vt2-v02=2ax,且卡车做减速运动.
卡车开始刹车时,与小轿车的最小距离,即:卡车碰到小轿车时,刚好停止运动.
由于vt=0,所以最小距离为:x==
m=40 m
(2)根据匀变速直线运动规律:vt=v0+at,且卡车做减速运动.
由于vt=0,卡车在情况(1)的紧急刹车过程中,所用的时间为:t==
s=4 s
紧急刹车过程中,平均速度大小:=
=
m/s=10 m/s.
正以υ=30m/s的速度运行中的列车,接到前方小站的请求:在该站停靠1分钟接一位危重病人上车,司机决定以加速度大小a1=0.6m/s2的匀减速直线运动到小站,停车1分钟后做加速度大小a2=1.0m/s2的匀加速直线运动,又恢复到原来的速度.求:
(1)司机从停车开始减速到恢复原来速度共经历的时间t;
(2)司机由于临时停车共耽误的时间△t.
正确答案
(1)设列车行驶的方向为正方向,匀减速和匀加速经历的时间为t1和t2,则
0=v-a1t1
v=a2t2
解得t1==50s
t2==30s
则t=t1+t2+60s=140s.
(2)列车匀减速直线运动的位移s1==
m=750m
列车匀加速直线运动的位移s2==
m=450m
列车匀速直线运动所需的时间t0==40s
故列车耽误的时间△t=t-t0=100s
答:(1)司机从停车开始减速到恢复原来速度共经历的时间t为140s.
(2)司机由于临时停车共耽误的时间△t为100s.
一辆电动玩具车A点由静止开始以加速度a1在地面上做匀加速直线运动,经过一段时间后立即做匀减速运动,最后停在C点.每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度,下表给出了部分测量数据.求:
(1)小车加速运动的加速度a1的大小
(2)AC的距离
(3)t=0.6s 时的瞬时速度 v.
正确答案
( 1)设加速过程加速度为a1,减速过程加速度为a2
由加速度的定义式:a1==5m/s2
加速度为a2的大小 a2==2m/s2
(2)设经t秒车达到最大速度为vm,
从t时刻到1.4s列速度时间关系式:
v=vm-a2(1.4-t)
解得:t=0.5s; vm=2.5m/s
所以总位移:xAC=+
=2.19m
(3)由速度时间关系式得:
v=vm-a2(0.6-0.5)=2.3m/s
答:小车加速运动的加速度a1的大小5m/s2;AC的距离为2.19m,t=0.6s 时的瞬时速度 2.3m/s
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