- 匀变速直线运动的研究
- 共14248题
如图甲所示,质量为m=2kg的物体置于倾角为θ=37°的固定且足够长的斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力F,t1=1s时撤去拉力,物体运动的部分v-t图象如图乙所示.试求:
(1)拉力F的大小.
(2)t=4s时物体的速度v的大小.
正确答案
(1)设力F作用时物体的加速度为a1,对物体进行受力分析,由牛顿第二定律可知
F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1
撤去力后,由牛顿第二定律有
mgsinθ+μmgcosθ=ma2
根据图象可知:a1=16m/s2,a2=8m/s2
代入解得F=48N μ=0.25
(2)设撤去力后物体运动到最高点时间为t2,
v1=a2t2,解得t2=2s
则物体沿着斜面下滑的时间为t3=t-t1-t2=1s
设下滑加速度为a3,由牛顿第二定律
mgsinθ-μmgcosθ=ma3
有a 3=4 m/s2
t=4s时速度v=a3t3=4m/s
答:(1)拉力F的大小为48N.
(2)t=4s时物体的速度v的大小为4m/s.
正以v=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1min,接一位危重病人上车.列车决定先以大小为0.6m/s2的加速度匀减速直线运动到小站恰好停止,停车1min后再以大小为1m/s2的加速度匀加速直线启动,直到恢复到原来的速度运行.求该列车由于临时停车,共耽误了多少秒时间?
正确答案
列车匀减速运动的位移x1==
m=750m,
匀减速运动的时间t1==
=50s.
列车匀加速运动的位移x2==
m=450m,
匀加速运动的时间t2==
s=30s.
这段位移若以30m/s速度运行所需的时间t=s=40s.
这段位移实际所用的时间t′=t1+t2+t3=50+30+60s=140s
耽误的时间△t=t′-t=100s.
答:该列车由于临时停车,共耽误了100s.
A、B两小球相距7m,A在水平拉力和摩擦阻力作用下,以vA=4m/s的速度向右做匀速直线运动,B此时的速度vB=4m/s,在摩擦阻力作用下做匀减速运动,加速度大小为a=2m/s2,从图所示位置开始,问经过多少时间A追上B?
正确答案
B球做减速运动则由,vt=v0+at
得:tB=2s,即B运动2s后就停止运动
由vt2-v02=2as得:sB=4m.
又因为A、B相距7m,所以A追上B共运动了sA=7m+4m=11m,
由s=vt得tA==
s=2.75s
答:经过2.75sA追上B.
在平直的公路上,自行车与同方向行驶的汽车同时经过A点.自行车做匀速运动,速度为6m/s.汽车做初速度为10m/s(此即为汽车过A点的速度)、加速度大小为0.5m/s2的匀减速运动.则自行车追上汽车所需时间为______s,自行车追上汽车时,汽车的速度大小为______m/s,自行车追上汽车前,它们的最大距离是______m.
正确答案
设经过时间t自行车追上汽车.有:v1t=v2t-at2.
解得t=16s.
汽车减速到停止所需的时间t0=s=20s>16s.
所以自行车经过16s追上汽车.
汽车的速度v=v2-at=10-0.5×16m/s=2m/s.
当两车速度相等时,两车距离最大.
t′==
s=8s.
此时自行车的位移x1=v1t′=48m
汽车的位移x2=v2t′-at′2=10×8-
×0.5×64m=64m.
相距的最大距离△x=x2-x1=64-48m=16m.
故答案为:16,2,16.
如图所示,水平面上放有质量均为m=lkg的物块A和B,A、B与地面的动摩擦因数分别为μ1=0.4和μ2=0.1,相距l=0.75m.现给物块A一初速度使之向B运动,与此同时给物块B一个F=3N的水平向右的力,B由静止开始运动,经过一段时间A恰好追上B.g=10m/s2,求:
(1)物块A的初速度大小;
(2)从开始到物块A追上物块B的过程中,力F对物块B所做的功.
正确答案
(1)设A经时间t追上B,A、B的加速度大小分别为a1、a2,由牛顿第二定律有:
μ1mg=ma1
F-μ2mg=ma2
恰好追上时它们速度相同,则:v0-a1t =a2t
追上时由路程关系有:v0t-a1t2=
a2t2+l
由以上四式解得A的初速度大小为:v0=3 m/s a1=4 m/s2,a2=2 m/s2,t=0.5 s
(2)B运动的位移:s=a2t2=0.25 m
F对物块B所做的功:W=Fs=0.75 J
答:(1)物块A的初速度大小为3m/s;
(2)从开始到物块A追上物块B的过程中,力F对物块B所做的功为0.75J.
如图所示,一个质量m=2kg的物体放在粗糙的水平地面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.对物体施加一个与水平方向成θ=37°角斜向上、大小为F=10N的拉,使物体由静止开始做匀加速直线运动.(cos37°=0.8,sin37°=0.6,取g=10m/s2.)求:
(1)物体加速度大小;
(2)若2s末撤去拉力F,物体还能滑行多远.
正确答案
(1)根据牛顿第二定律:Fcos37°-f=ma1
f=μ(mg-Fsin37°)
物体的加速度大小为a1=2.6m/s2
(2)2s末速度的大小为v1=a1t=5.2m/s
2s末撤去拉力F,物体的加速度为a2==μg=2m/s2
根据速度位移关系公式,有:0-=-2a2x
解得:x=6.76m
2s末撤去拉力F,物体还能运动6.76m.
答:(1)物体加速度大小为2.6m/s2;
(2)若2s末撤去拉力F,物体还能滑行6.76m.
汽车正以10m/s的速度在平直的公路上前进,突然发现正前方10m处有一辆自行车以4m/s的速度做同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门做加速度大小为6m/s2的匀减速直线运动,
(1)两车是否会相撞(要写出判断过程)
(2)若不会相撞,经多少时间两车距离最小,最小距离是多少.
正确答案
(1)汽车速度v1=10m/s,自行车以v2=4m/s的速度匀速,汽车加速度a=-6m/s2由题意得,当两车速度相等时由-
=2ax汽
解得:x汽=7m
由Vt=V0+at
得所需时间
t==
s=1s
此时自行车走过得位移
x自行车=V自行车t=4×1m=4m
二者之间得位移差
△x=x汽车-x自行车=(7-4)m=3m<S0=10m
所以两车不会相撞.
(2)当两车速度相等得时候就是两车距离最小得时候,
此时时间为t=1s,
最小得距离
Smin=S0-△S=(10-3)m=7m
答:两车不会相撞,两车速度相等得时候就是两车距离最小得时候距离为7m
一物体做匀变速直线运动,从某时刻开始计时,即t=0,在此后连续两个2s内物体通过的位移分别为8m和16m,求:
(1)物体的加速度大小;
(2)t=0时物体的速度大小.
正确答案
(1)根据△x=aT2得,a==
=
m/s2=2m/s2.
(2)由x1=v0T+aT2得,8=2v0+
×2×4
解得v0=2m/s.
答:(1)物体的加速度大小为2m/;s2.
(2)t=0时物体的速度大小为2m/s.
在5m高处以8m/s的初速度水平抛出-个质量为12kg的物体,空气阻力不计,g取10m/s2:,试求:
(1)物体落地的速度的大小;
(2)物体从抛出到落地发生的水平位移.
正确答案
(1)物体做平抛运动,则有
竖直方向:h=gt2,得t=
=1s,落地时竖直分速度vy=gt=10m/s
所以物体落地的速度的大小v==2
m/s;
(2)物体从抛出到落地发生的水平位移x=v0t=8m.
答:
(1)物体落地的速度的大小为2m/s;
(2)物体从抛出到落地发生的水平位移为8m.
有一平板车,车厢底板水平光滑,车厢的前、后端均有挡板,前后挡板间的距离L=10m.将一个小物体放在底板上并靠着后挡板,让平板车在平直轨道上由静止开始做匀加速直线运动,加速度a1=2m/s2,经时间t1=4s,平板车开始刹车并立即开始做匀减速直线运动,加速度大小a2=4m/s2,求:
(1)平板车刚开始刹车时的速度v1
(2)平板车从开始运动到停止运动通过的位移x
(3)从平板车开始刹车至小物体撞到平板车的前挡板经历的时间.
正确答案
(1)平板车刚开始刹车时的速度
v=a1t1=2×4=8(m/s)
故平板车刚开始刹车时的速度v1为8m/s.
(2)平板车在加速运动阶段的位移 x1=t1=
×4=16(m)
平板车在减速运动阶段的位移为x2,x2==
=8(m)
∴平板车从开始运动到停止运动通过的位移 x=x1+x2=24(m)
故平板车从开始运动到停止运动通过的位移x为24m.
(3)平板车从开始刹车至停止,运动的时间 t2==
=2(s)
在这段时间内,小物体的位移 x'2=vt2=8×2=16(m)
由于 x'2-L=6 m<x2=8 m
表面在平板车停止运动时,小物体还未撞到平板车的前挡板
∴从平板车开始刹车至小物体撞到平板车的前挡板经历的时间t==
=2.25(s)
故从平板车开始刹车至小物体撞到平板车的前挡板经历的时间为2.25s.
一物体做初速度为v0=3m/s的匀加速直线运动,经过4m位移后,物体的末速度变为vt=5m/s,求:
(1)物体运动的加速度大小;
(2)物体完成这段位移所用的时间.
正确答案
(1)设初速度的方向为正方向
由vt2-v02=2ax,可得a==
=2m/s2
答:物体运动的加速度大小为2m/s2.
(2)由vt=v0+at,可得t==
=1s
答:物体完成这段位移所用的时间为1s.
一物体置于光滑的水平面上,在10N水平拉力作用下,从静止出发经2秒,速度增加到10m/s,求此物体的质量为多大?
正确答案
物体在水平拉力作用下做匀加速直线运动,加速度为a==5m/s2,
由牛顿第二定律得F=ma
所以此物体的质量为m==2kg
答:此物体的质量为2 kg
一块足够长的木板放置在光滑的水平面上,木板质量M=2kg,木板上左端有一质量m=1kg的物块(物块可看成质点),物块与木板开始时都处于静止状态,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.1.水平向右的恒力F=2N持续作用在物块上,使物块相对木板移动L=1m,取g=10m/s2.求:
(1)此时物块的速度大小是多少?
(2)在此过程中木板的位移大小是多少?
正确答案
对物块受力分析,可得
F-μmg=mam,
所以 am==1m/s2 ,
经时间t后物块的位移是 xm=amt2=
t2,
对木板受力分析,可得,
μmg=MaM,
所以 aM==0.5m/s2 ,
经时间t木板的位移是 xM=aMt2=
t2,
据题意,xM-xm=L=1m,
解得,t=2s,
所以物块的速度为,vm=amt=2m/s,
此过程中木板的位移是 xM=aMt2=
t2=1m,
答:(1)物块的速度大小是2m/s,
(2)在此过程中木板的位移大小是1m.
做匀减速直线运动的物体的初速度为v0,运动5s后速度减小为,又知道最后2s内运动的距离是2m.求:
(1)物体从减速到停止所用的时间t;
(2)物体运动的加速度a大小和初速度v0的大小;
(3)减速运动的最大距离x.
正确答案
(1、2)最后2s内运动的距离是2m,采取逆向思维,根据x1=at12得,
a==
m/s2=1m/s2.
由a=得,v0=10m/s.
则t==
s=10s.
答:物体从减速到停止所用的时间t为10s,物体运动的加速度a大小为1m/s2,初速度v0的大小为10m/s.
(3)根据v2-v02=2ax得,
x==
m=50m.
答:减速运动的最大距离x为50m.
(A)如图所示,放在水平面上的物体质量m=2kg,受到一个斜向下的与水平方向成q=37°角的推力F=10N的作用,从静止开始运动.已知物体与水平面间的动摩擦因数m=0.25,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2.问:
(1)物体l0s末的速度是多大?物体l0s内的位移是多少?
(2)若10s末撤去推力,物体在水平面上运动的总位移是多少?
正确答案
(1)物体受力如图所示,据牛顿第二定律有
竖直方向上 N-mg-Fsinα=0
水平方向上 Fcosα-f=ma
又 f=μN
联立解得,a=0.75m/s2
物体l0s末的速度是v=at=0.75×10=7.5m/s
位移为x=at2=37.5m
(2)撤去力F后,据牛顿第二定律有-f′=ma′
N′-mg=0
又f′=μN′
解得 a′=-μg=-2.5m/s2
减速运动的位移为x′==11.25m
所以总位移为x总=x+x′=48.75m
答:
(1)物体l0s末的速度是7.5m/s,物体l0s内的位移是37.5m.
(2)若10s末撤去推力,物体在水平面上运动的总位移是48.75m.
扫码查看完整答案与解析