- 匀变速直线运动的研究
- 共14248题
如图所示,一物体由底端D点以4m/s的速度滑上固定的光滑斜面,途径A、B两点.已知物体在A点时的速度是B点时的2倍;由B点再经过0.5s,物体滑到斜面最高点C时恰好速度为零.设sAB=0.75m,求:
(1)斜面的长度;
(2)物体由底端D点滑到B点时所需的时间.
正确答案
(1)设物体上滑的加速度大小为a,经过B点时速度大小为v.
由题意,则有
从B到C:O=v-at1 ①
从A到B:v2-(2v)2=-2aSAB ②
由上两式解得,a=2m/s2,v=1m/s
从D到C:O-v02=-2aS ③
得到S==
m=4m
(2)从D到B:v=v0-at2 ④
得t2==1.5s.
答:
(1)斜面的长度为4m;
(2)物体由底端D点滑到B点时所需的时间为1.5s.
汽车在公路上行驶的速度为v0=72km/h,若驾驶员发现前方出现了交通事故,经t1=0.5s分反应时间后开始刹车,汽车刹车的加速度大小为a=5m/s2,问驾驶员从发现情况到完全停止,汽车前进的距离是多少?
正确答案
汽车的运动分两段,在反应时间t1内汽车做匀速直线运动,其位移为
s1=v0t1=20×0.5m=10m
汽车刹车时,汽车做匀减速直线运动,位移为s2
由 v2-v02=2as得
0-v02=2as2
s2==
m=40m
所以汽车从发现情况到完全停止,行驶的距离为 s=s1+s2=50m
答:汽车前进的距离是50m.
飞机着陆后匀减速滑行,它滑行的初速度是60m/s,加速度大小是3m/s2,则:
(1)飞机着陆后滑行的时间是多少?
(2)要滑行多远才能停下来?
正确答案
(1)设飞机的初速度方向为正方向,则由已知得:
V0=60m/s,a=-3m/s2,Vt=0,
由速度公式 Vt=V0+at,
得 t=20s,
(2)由位移公式 X=V0t+ at2,
得 X=600m,
答:(1)飞机着陆后滑行的时间是20s;
(2)飞机要滑行600m才能停下来.
一质量为m=4kg的长木板静止在水平面上,长木板与水平地面间的动摩擦因数为0.1,一质量为2kg的小物块(可视为质点),从长木板左端以6m/s的水平速度开始沿长木板滑动,如图所示.由于摩擦的缘故,小物块恰好停在长木板的右端,已知小物块与长木板间的动摩擦因数为0.4,求:
(1)小物块和长木板的加速度大小和方向;
(2)当长木板的速度刚好与小物块的速度相同时,长木板运动的时间;
(3)长木板的长度.
正确答案
(1)根据牛顿第二定律,小物块的加速度大小为:a1==μ1g=4m/s2,方向与v1方向相反;
长木板的加速度大小为:a2==
=0.5m/s2,方向与v1同向;
(2)设经过时间t长木板与小物块刚好达到相同的速度.
经过时间t小物块的速度大小为v=v1-a1t;
经过时间t长木板的速度大小为v=a2t;
解得t=s≈1.3s;
(3)当小物块与长木板达到相同速度后,二者一起以相同的加速度做匀减速运动,直至停止.
由题意可分析得出,当二者速度刚好相等时,小物块恰好运动到长木板的右端.
经过时间t小物块的位移为x1=v1t-a1t2;
经过时间t长木板的位移为x2=a2t2;
长木板的长度为L=x1-x2=4m;
答:(1)小物块的加速度大小为4m/s2,方向与速度反向;长木板的加速度大小为0.5m/s2,方向与速度方向相同;
(2)当长木板的速度刚好与小物块的速度相同时,长木板运动的时间为1.3s;
(3)长木板的长度为4m.
如图所示为一足够长斜面,其倾角为θ=37°,一质量m=5kg物体,在斜面底部受到一个沿斜面向上的F=50N的力作用由静止开始运动,2s末撤去力F,物体在前2s内位移为4m,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)从静止开始3s内物体的位移和路程.
正确答案
(1)设前2s内加速度为a1,由题意:S1=a1t12
代入数据4=×a1×22
解得a1=2 m/s2
根据牛顿第二定律有:F-μmgcos37°-mgsin37°=ma1
μ==
解得:μ=0.25
(2)在F被撤消后,物体还要继续向上运动,且是做匀减速运动,当速度为零位移达到最大值.设这过程的加速度为a2,撤消力F时的速度为v,匀减速运动的时间为t2,则有:
mgsin37°+μmgcos37°=ma2
解得:a2=8m/s2
2s末的速度v=a1t=4 m/s
又v=a2t2
解得t2=0.5s
匀减速到最高点的位移运用反演法,为S2=a2t22=1m
之后物体沿斜面向下做匀加速直线运动,
对物体受力分析有:mgsin37°-μmgcos37°=ma3解得:a3=4 m/s2
再经过t3=0.5 s 发生位移为S3=a3t32=0.5m
所以前3s位移为S1+S2-S3=4.5m 方向沿斜面向上
路程为S1+S2+S3=5.5m
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ为0.25;
(2)从静止开始3s内物体的位移为4.5m,方向沿斜面向上,路程为5.5m.
物体A做匀速运动,速度为VA=4m/s,2s后物体B从同一位置与A同方向做匀加速直线运动,V0=0,a=2m/s2,求:
(1)B出发后,经过多少时间追上A?
(2)B追上A之前,A、B之间的最大距离是多少?
正确答案
(1)设追上时间为t,则:VA(t+2)=at2,
代入得:4(t+2)=×2×t2
解得时间:t=2+2s
(2)当VA=VB时,A、B之间的距离最大,设B经历的时间为t′,则由at′=vA
得:t′=2s
A、B之间的最大距离为:△S=SA-SB=vA(t′+2)-at′2=4×4-
×2×22=12m
答:
(1)B出发后,经过(2+2)s时间追上A.
(2)B追上A之前,A、B之间的最大距离是12m.
某人离公共汽车尾部20m,以速度v向汽车匀速跑过去,与此同时,汽车以1m/s2的加速度从静止启动,作匀加速直线运动.试问,此人的速度v分别为下列数值时,能否追上汽车?如果能,要用多长时间?如果不能,则他与汽车之间的最小距离是多少?
(1)v=6m/s;
(2)v=7m/s.
正确答案
2011年7月23日晚上20点30分左右,甬温线永嘉站至温州南站间,北京南至福州D301次列车与杭州至福州南D3115次列车发生追尾事故.事故已造成40人死亡,200多人受伤.事发当晚正值大雨,司机只能见到前方100米,已知此时D301列车行驶速度为180km/h,紧急刹车产生8m/s2的加速度,司机反应时间为0.3s,问:
(1)若列车D3115因突发故障停在前方,后面的D301列车能否撞上前面的D3115列车?
(2)若不考虑反应时间,列车D3115以10m/s的速度在前方向前行驶,能否发生碰撞事件?
正确答案
(1)列车的速度v=180km/s=50m/s a=-8m/s2 反应时间t=0.3s
则司机的反应距离为 S1=vt …①
刹车距离S2=…②
停车距离S=S1+S2 …③
联合①②③式代入数据解得
S=171.25m>100m
所以D301列车会撞上前面D3115列车.
(2)若D301列车在速度减小到10m/s时追不上,则不会发生事故
由vt=v0-at得t=
代入数据求得t=5s
列车在t=5s内D3115通过的位移x=v0t=10×5m=50m
列车D301 通过位移X==
m=150m
因X=150m=x+100m
所以列车D301恰好追上但不碰撞
答:
(1)若列车D3115因突发故障停在前方,后面的D301列车能撞上前面的D3115列车
(2)若不考虑反应时间,列车D3115以10m/s的速度在前方向前行驶,恰好追上但不碰撞.
平板小车静止在光滑的水平面上,其质量为M,一质量为m的小物块以水平初速v0沿小车表面向右滑去,如图所示.由于小物块与平板小车表面间存在着摩擦,使小物块最终相对于平板小车静止.求:
(1)最终平板小车的速度是多大?
(2)小物块的动量减小了多少?
正确答案
(1)由平板小车静止在光滑的水平面上,所以小车与木块组成的系统动量守恒,
设它们的共同速度v共,由动量守恒,
得:mv0=(M+m)v共,
解得:v共=
(2)小物块的动量减小了△P=mv0-mv共代入v共,解得:△P=
答:(1)最终平板小车的速度是
(2)小物块的动量减小了
计算物体在下列时间段内的加速度.(取初速度方向为正方向)
(1)以40m/s做匀速直线运动的汽车,遇紧急情况刹车,经8s停下.
(2)一小球从斜面上由静止下滑,3s末滑至底端,速度为6m/s.
正确答案
(1)汽车的加速度a==
=-5m/s2.
(2)小球的加速度a==
=2m/s2.
答:(1)汽车的加速度为-5m/s2.
(2)小球的加速度为2m/s2.
升降机由静止开始以加速度a1匀加速上升2s,速度达到3m/s;接着匀速上升10s;最后再以加速度a2匀减速上升3s才停下来.求:
(l)匀加速上升的加速度a1
(2)匀减速上升的加速度a2
(3)上升的总高度H.(画出v-t图象然后求出总高度)
正确答案
某人骑自行车以4m/s的速度匀速前进,某时刻在他前面7m处以10m/s的速度同向行驶的汽车关闭发动机,以2m/s2的加速度匀减速前进,求
(1)汽车做匀减速运动的时间;
(2)汽车做匀减速运动的位移;
(3)此人需多长时间才能追上汽车?
正确答案
(1)已知汽车的初速度v0=10m/s,加速度a=-2m/s2末速度v=0,求汽车运动的时间和位移.
据v=v0+at得汽车减速运动时间t=s=5s.
(2)据x=v0t+at2得汽车匀减速运动的位移x=10×5+
×(-2)×52m=25m.
(3)∵=
=5m/s>v自
∴自行车在汽车停车后才会追上汽车
所以追上汽车时自行车的位移x自=x+7m=32m
自行车做匀速直线运动,运动的时间t==
s=8s.
答:(1)汽车做匀减速运动的时间t=5s;
(2)汽车做匀减速运动的位移x=25m;
(3)此人需8s才能追上汽车.
在平直的公路上有A、B两辆汽车平行同向行驶,A 车以vA=6m/s的速度做匀速直线运动,B车以vB=12m/s的速度做匀速直线运动.当B 车行驶到A车前s0=6m处时关闭发动机以a=3m/s2的加速度做匀减速直线运动,
(1)A车追上B车前两车之间的最大距离?
(2)问从此时开始需经多少时间A车可追上B车?
正确答案
(1)在A车追上B车之前,当两车速度相等时两车间的距离最大,设时间为t,则:
vA=vB-at解得:t=2s
此段时间内两车位移xA=vAt=6×2m=12mxB=×2m=18m最大距离为:x=xB-xA+6=12m
(2)从B车减速到B车停止所用时间为,则;
t1==
s=4s
此时间内B的位移为:x1=t1=
×4m=24m
这段时间内A车位移为:x2=vAt1=6×4m=24m
由于两车开始相距6m,故B停止时,A还没追上,再经追上,则:
=s=1s
故总时间为:T=t1+t2=5s
答:(1)A车追上B车前两车之间的最大距离12m(2)从此时开始需经5sA车可追上B车
物体做匀加速直线运动,到达A点时的速度为5m/s,经3s到达B点时的速度为14m/s,再经过4s到达C点.求:
(1)物体运动的加速度
(2)物体到达C点时的速度.
正确答案
(1)在物体由A点到B点的运动阶段,应用匀变速直线运动速度公式,有:
vB=vA+a t1,
解得物体运动的加速度:
a==
m/s2=3m/s2.
(2)在物体由B点到C点的运动阶段,再应用匀变速直线运动速度公式,
可得物体到达C点时的速度为:
vC=vB+a t2=14m/s+3×4m/s=26m/s.
答:(1)物体运动的加速度3m/s2.
(2)物体到达C点时的速度26m/s.
特警队员从悬停在空中离地235米高的直升机上沿绳下滑进行降落训练,某特警队员和他携带的武器质量共为80kg,设特警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,下滑过程中特警队员不能自由落体,至少轻握绳子才能确保安全.g取10m/s2.求:
(1)特警队员轻握绳子降落时的加速度是多大?
(2)如果要求特警队员着地时的速度不大于5m/s,则特警队员在空中下滑过程中按怎样的方式运动所需时间最少(用文字叙述或v-t图表示均可),最少时间为多少?
正确答案
(1)根据牛顿第二定律,有
a1==
=7.5m/s2
即特警队员轻握绳子降落时的加速度是7.5m/s2.
(2)先加速到一定速度后立即减速,到达地面时正好为5m/s速度,用时最短;
减速时加速度为
a2==
=2.5m/s2
设最大速度为vm,根据运动学公式,有
+
=235
解得
vm=30m/s
故总时间为
t总=t1+t2=+
=14s
即最少时间为14s.
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