- 匀变速直线运动的研究
- 共14248题
物体由A点自由落下,经B点到达C点,已知物体经过B点的速度是到达C点速度的2/3,B点和C点之间的距离是1m.求:
(1)物体经过C点速度大小是多少?
(2)物体从A点到达B点经历的时间?
正确答案
(1)Vc2-Vb2=2gHBCvb=vcVc=6m/s
故物体经过C点速度大小是6m/s.
(2)vb=vc=gt
t=0.4s
故物体从A点到达B点经历的时间是0.4s.
一列货车以28.8km/h的速度在铁路上运行.由于调度事故,在其后面有一列快车以72km/h的速度在同一轨道上同向驶来.快车司机发现货车时两车相距600m,他立即合上制动器刹车,但快车要滑行2km才能停下来.请你判断两车是否会相撞,并说明理由.
正确答案
两车会相撞.
货车的速度v1=28.8km/h=8m/s
快车匀减速运动的初速度v20=72km/h=20m/s
刹车时的加速度a==
=-0.1m/s2.
从快车刹车到两车速度相等所需的时间为t.由v2=v1,即v20+at=v1
20-0.1t=8,解得t=120s.
在此时间内,货车、快车的位移分别为:x1=v1t=8×120m=960m
x2=v20t+at2=1680m
开始刹车时的两车相距x0=600m
可见x0+x1=600+960m=1560m<x2,所以两车会相撞.
答:两车会相撞.
一个物体的初速度是2m/s,以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,(g取10m/s2)求:
(1)物体在第4秒末的速度
(2)物体在前4秒内的位移
(3)物体在第4秒内的位移
(4)物体的位移达32m时所用的时间.
正确答案
解;(1)根据速度时间公式vt=v0+at得:
第4s末的速度;v4=v0+at4=2+0.5×4m/s=4m/s
(2)根据位移公式x=v0t+at2得
物体前4s内的位移:
x=v0t+at2
=2×4+×0.5×42m
=12m
(3)根据速度时间公式vt=v0+at得:
第4s初的速度v3=v0+at3=2+0.5×3m/s=3.5m/s
根据位移公式x=v0t+at2得:
物体在第4秒内的位移为:
x4=v3t+at2
=3.5×1+×0.5×12m
=3.75m
(4)根据位移公式x=v0t+at2得:
32=2×t+×0.5×t2
解得:t=8s或t=-16s(舍去)
答:(1)物体在第4秒末的速度为4m/s
(2)物体在前4秒内的位移为12m
(3)物体在第4秒内的位移为3.75m
(4)物体的位移达32m时所用的时间为8s.
(1)一质量为m=2kg的物体放置在水平桌面上,它与桌面的动摩擦因数为μ=0.2,从静止开始受到大小为F=4N的水平力作用而开始运动,求:
①物体运动时候的加速度的大小;
②力F作用10s后撤去,此时物体的速度大小;
(2)摩托车以速度v沿平直公路匀速行驶,突然驾驶员发现正前方离摩托车L处,有一断桥,驾驶员立即刹车,刹车时摩托车发动机关闭,结果恰好在断桥前停下,已知摩托车和驾驶员总质量为M.
①请写出摩托车在刹车过程中动能的变化量;
②请用动能定理求出摩托车减速时所受到的阻力.
正确答案
(1)①物体受到的摩擦力Ff=μmg=0.2×2×10N=40J;
由牛顿第二定律F=ma可得
F-Ff=ma
则物体的加速度a==
=1m/s2;
②由速度和时间的关系可知,
10s末时的速度v=at=1×1m/s=1m/s;
(2)①摩托车的初动能为Ek0=mv2; 末动能为零
故动能的变化量△Ek=0-EK0=-mv2;
②摩托车在运动中只有摩擦力做功,则由动能定理可知
-Ffs=-mv2;
故物体受到的摩擦力Ff=;
升降机由静止开始以加速度a1匀加速上升2s后,速度达到3m/s,接着匀速上升10s后再以加速度a2做匀减速运动,经3s停下来.求:
(1)加速度a1、a2的大小.
(2)升降机上升的高度.
(3)若升降机的总质量为2×103kg,求匀加速过程中的牵引力大小.(g=10m/s2)
正确答案
(1)由公式:a=
得:匀加速上升过程中加速度:a1=1.5m/s2匀减速上升过程中加速度:a2=-1m/s2
(2)由公式:s=v0t+at2
得:匀加速上升过程中上升的高度为:h1=3m
匀减速上升过程中上升的高度为:h2=4.5m
又因为匀速上升过程中上升的高度:h3=vt3=30m
故升降机上升的总高度:h=h1+h2+h3=37.5m
(3)由牛顿第二定律得:F-mg=ma1,
得:F=2.3×104N
答:(1)加速度a1大小为1.5m/s2; a2的大小1m/s2;
(2)升降机上升的高度37.5m;
(3)若升降机的总质量为2×103kg,求匀加速过程中的牵引力大小为2.3×104N.
汽车以3m/s2的加速度开始启动的瞬间,一辆以6m/s的速度做匀速直线运动的自行车恰好从汽车的旁边通过.求:
(1)汽车在追上自行车前多长时间与自行车相距最远?此时的距离是多少?汽车的瞬时速度是多大?
(2)汽车经多长时间追上自行车?追上自行车时汽车的瞬时速度是多大?
正确答案
(1)当汽车和自行车速度相等时,两者相距最远.
t==2s
此时自行车的位移x1=vt=12m
汽车的位移x2=at2=6m
△x=x1-x2=6m 汽车的速度v=6m/s.
故汽车经过2s与自行车相距最远,最远距离为6m,此时汽车的速度为6m/s.
(2)汽车追上自行车两者位移相等,有
vt′=at′2 得t′=4s.
汽车的速度v′=at′=12m/s.
故汽车经4s追上自行车,此时汽车的速度为12m/s.
引体向上运动是同学们经常做的一项健身运动.如图所示,质量为m的某同学两手正握单杠,开始时,手臂完全伸直,身体呈自然悬垂状态,此时他的下颚距单杠面的高度为H,然后他用恒力F向上拉,下颚必须超过单杠面方可视为合格,已知H=0.6m,m=60kg,重力加速度g=10m/s2.不计空气阻力,不考虑因手弯曲而引起人的重心位置变化.
(1)第一次上拉时,该同学持续用力(可视为恒力),经过t=1s时间,下颚到达单杠面,求该恒力F的大小及此时他的速度大小;
(2)第二次上拉时,用恒力F′=720N拉至某位置时,他不再用力,而是依靠惯性继续向上运动,为保证此次引体向上合格,恒力F的作用时间至少为多少.
正确答案
如图,在光滑水平面上,放着两块长度相同,质量分别为M1和M2的木板,在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的可视为质点物块,开始时,各物均静止,今在两物体上各作用一水平恒力F1、F2,当物块和木块分离时,两木板的速度分别为v1和v2,物体和木板间的动摩擦因数相同,下列说法
①若F1=F2,M1>M2,则v1>v2;
②若F1=F2,M1<M2,则v1>v2;
③若F1>F2,M1=M2,则v1>v2;
④若F1<F2,M1=M2,则v1>v2;
其中正确的是______
A①③B②④C①②D②③
正确答案
首先看F1=F2 时情况:
由题很容易得到两物块所受的摩擦力大小是相等的,因此两物块加速度相同,我们设两物块加速度大小为a,
对于M1和M2,滑动摩擦力即为它们的合力,设M1的加速度大小为a1,M2的加速度大小为a2,
根据牛顿第二定律得:
a1=,a2=
,其中m为物块a和b的质量.
设板的长度为L,它们向右都做匀加速直线运动,当物块与木板分离时:
物块与M1 的相对位移L=at12-
a1t12
物块与M2的相对位移L=at22-
a2t22
若M1>M2,a1<a2所以得:t1<t2M1的速度为v1=a1t1,M2的速度为v2=a2t2则v1<v2,
若F1>F2、M1=M2,根据受力分析和牛顿第二定律的:
则上面物块的加速度大于下面物块的加速度,即aa>ab由于M1=M2,所以M1和M2加速度相同,设M1和M2加速度为a.
它们向右都做匀加速直线运动,当物块与木板分离时:
物块与M1 的相对位移L=aat12-
at12
物块与M2的相对位移L=abt22-
at22
由于aa>ab
所以得:t1<t2则v1<v2
若F1<F2、M1=M2,aa<ab则v1>v2所以②④正确
故选B
一个物体从长为60m的斜面顶端以2m/s的速度滑下,滑到底端是的速度为10m/s,求:
(1)物体在斜面上运动时的加速度
(2)物体在斜面上运动的总时间.
正确答案
(1)由v2-v02=2ax得:
a=
代入数据得 a=0.8 m/s2
(2)由v=v0+at可得
t=
代入数据得
t=10 s
答:(1)物体在斜面上运动时的加速度为0.8 m/s2;
(2)物体在斜面上运动的总时间为10s.
质量为2t的汽车在平直公路上由静止开始运动,若保持牵引力恒定,则在30s内速度增大到15m/s,这时汽车刚好达到额定功率,然后保持额定输出功率不变,再运动15s达到最大速度20m/s,求:
(1)汽车的额定功率;
(2)汽车运动过程中受到的阻力;
(3)汽车在45s共前进多少路程.
正确答案
(1)(2)保持牵引力恒定,则汽车做匀加速直线运动,
根据a=得:a=
=0.5m/s2
根据牛顿第二定律得:F-f=ma
P=Fv1=(f+ma)v1
在45s末有:P=fv2
带入数据解得:P=60kW
f=3000N
(3)汽车在30s内的位移x1=t1=225m
后15s内的位移x2满足
Pt2-fx2=mv22-
mv12
解得:x2=241.7m
总路程x=x1+x2=466.7m
答:(1)汽车的额定功率为60kW;
(2)汽车运动过程中受到的阻力为3000N;
(3)汽车在45s共前进多少路程为466.7m.
以18m/s的速度行驶的汽车,紧急刹车后做匀减速直线运动,其加速度大小为2m/s2.
求(1)汽车在刹车后2s末的速度
(2)汽车在刹车后10s内通过的距离
(3)汽车在停止前第2s内的路程.
正确答案
(1)汽车从刹车到停止运动所经历的时间为
t0==
s=9s>2s
所以,汽车在刹车后2s末的速度根据速度公式v=v0+at有:
V=18m/s-2m/s2×2s=14m/s
(2)汽车只能运动9s,汽车在刹车后10s内通过的距离即为前9s内的位移
x=vot+at2=18×9-
×2×92m=81m
(3)汽车已运动7s末的速度
v7=v0+at
v7=18m/s-2m/s2×7s
=4m/s
所以,汽车在停止前第2s内的路程为:
x7=v7t-at2=4×1-
×2×12m=3m.
答:(1)汽车在刹车后2s末的速度为14m/s.
(2)汽车在刹车后10s内通过的距离81m.
(3)汽车在停止前第2s内的路程为3m.
如图所示,质量m=2.0kg的木块静止在水平面上,用大小F=20N、方向与水平方向成θ=37°角的力拉动木块,当木块运动到x=10m时撤去力F.不计空气阻力.已知木块与水平面间的动摩擦因数µ=0.2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.g取10m/s2.求:
(1)撤去力F时木块速度的大小;
(2)撤去力F后木块运动的时间.
正确答案
(1)力F拉动木块的过程中,木块的受力情况如图1所示.根据牛顿运动定律有
Fcos37°-f1=ma1mg-Fsin37°-N1=0
又因为f1=μN1
代入数据可求得:N1=8.0N,
解得:a1=7.2m/s2
因为:v2=2a1x
所以:v==12m/s
(2)撤去F后,木块的受图情况如图2所示.根据牛顿运动定律有:
N2-mg=0-f2=ma2
又因为:f2=μN2
代入数据可求得:N2=20N,
解得:a2=-2.0m/s2
因为:v末=v+a2t
所以:t==6.0s
答:
(1)撤去力F时木块速度的大小是12m/s;
(2)撤去力F后木块运动的时间是6s.
一辆执勤的警车停在平直的公路旁,当警员发现有一辆违章的货车从他旁边以8m/s的速度匀速经过时,立即上车追赶,当警车开动时,货车已经在前方20m处了,已知警车做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s2,求:
(1)警车要多长时间才能追上货车?
(2)警车在追上货车之前,两车间的最大间距是多少?
正确答案
(1)设经过时间t后警车追上违章货车,
此时货车的位移x货=v1t+20,
警车的位移根据题意可得
警车的位移x警=at2
根据x货=x警,代入数据得,t=10s,t=-2s(舍去)
故警车要经过10s才能追上违章的货车.
(2)当警车和货车的速度相等时,两车的距离最大.
速度相等时,所经过的时间t′==
s=4s
此时货车的位移x1=v1t′+20=8×4+20m=52m.
警车的位移x2=at′2=
×2×42m=16m
△x=x1-x2=36m
故两车相距的最大距离为36m.
答:警车要经过10s才能追上违章的货车,两车相距的最大距离为36m.
如图所示,有一倾角为30°的光滑斜面,斜面长l为10m,一小球从斜面顶端以10m/s的速度沿水平方向抛出,求:
(1)小球沿斜面滑到底端的时间t和水平位移S;
(2)小球到达斜面底端时的速度大小.(g取10m/s2).
正确答案
(1)在斜面上小球沿v0方向做匀速运动,
垂直v0方向做初速度为零的匀加速运动.
由牛顿第二定律得:ma=mgsin30°,
小球的加速度a=gsin30°=5m/s2,
沿v0方向位移s=v0t,
垂直v0方向:l=at2,
解得,运动时间:t==
s=2s,
水平位移:s=v0=10
m=20m;
(2)设小球运动到斜面底端时的速度为v,
由动能定理得:mglsin300=mv2-
m
,
小球到达斜面底端时的速度v==
m/s=14.1m/s.
答:(1)小球沿斜面滑到底端的时间为2s,水平位移为20m.
(2)小球到达斜面底端时的速度大小为14.1m/s.
如图所示,P为直线坐标系Ox上一点.t=0时刻,一质点从O点由静止以加速度a1=2m/s2沿x正方向做匀加速直线运动,t=ls时运动到P点,此时加速度变为a2=
-2m/s2,其它不变,经一段时间后质点又回到O点,求:
(1)质点从P回到O所用的时间.
(2)质点回到O点时的速度.(结果可保留根式)
正确答案
(1)根据匀加速直线运动位移时间公式得:
OP的距离x=at2=
×2×1=1m
运动到P点的速度为:v=at=2m/s
返回时做匀减速直线运动,则有:
x=vt′+
1
2
a2t′2
解得:t′=(+1)s
(2)从P到O的古城中有:v′=v+a2t′
解得:v′=-2m/s
答:(1)质点从P回到O所用的时间为=(+1)s.
(2)质点回到O点时的速度为-2m/s.
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