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简答题

一物体以一定的初速度冲上一倾角为θ的斜面,结果最后静止在斜面上,如图所示,在第1s内位移为6m,停止运动前的最后1s内位移为2m,求:

(1)在整个减速运动过程中质点的位移大小;

(2)整个减速过程共用多少时间.

正确答案

(1)(8分)设质点做匀减速运动的加速度大小为a,初速度为v0

由于质点停止运动前的最后1s内位移为2m,则

x2=at 22,所以a==m/s2=4m/s2

质点在第1s内位移为6m,x1=v0t1-at2

所以v0==m/s=8 m/s.

在整个减速运动过程中质点的位移大小为:

x== m=8 m.

(2)对整个过程逆向考虑

x=at2,所以t== s=2 s.

答:(1)在整个减速运动过程中质点的位移大小为8m;

(2)整个减速过程共用2s时间.

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简答题

跳伞运动员做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距离地面 125m时打开降落伞,伞张开后运动员就以14.3m/s2的加速度做匀减速运动,到达地面时速度为5m/s,g=10m/s2.问:

(1)降落伞打开时运动员下落的速度为多少?

(2)运动员离开飞机时距地面的高度为多少?

正确答案

(1)运动员打开降落伞时速度设为v0,由位移速度关系式:

-2ah=v2-v02                 

得:v0==60m/s

(2)运动员自由下落高度设为h0,则由:

2gh0=v02                      

得:h0==180m

运动员离开飞机时距地面的高度:

H=h0+h=305m  

答:(1)运动员打开降落伞时的速度为60m/s;

(2)运动员离开飞机时距地面的高度为305m.

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简答题

如图甲所示为学校操场上一质量不计的竖直滑竿,滑竿上端固定,下端悬空.为了研究学生沿竿的下滑情况,在竿顶部装有一拉力传感器,可显示竿顶端所受拉力的大小.现有一质量为50kg的学生(可视为质点)从上端由静止开始滑下,5s末滑到竿底时速度恰好为零.以学生开始下滑时刻为计时起点,传感器显示的拉力随时间变化情况如图乙所示,g取10m/s2

求:

(1)该学生下滑过程中的最大速度;

(2)滑竿的长度.

正确答案

(1)由图读出人的重力G=500N,人的质量为m==50kg.在0-1s内,人的重力大于摩擦力,人做匀加速运动,1-5s内,人的重力小于摩擦力,人做匀减速运动,则在t=1s末人的速度最大.设在0-1s内人的加速度大小分别为a1,根据牛顿第二定律

    G-F1=ma1

得到a1==m/s2=2.4m/s2

t=1s末人的速度最大,最大速度为

vmax=a1t1=2.4×1m/s=2.4m/s

(2)人在0-1s内位移为x1=a1=×2.4×12m=1.2m,人在1-5s时间内的位移为x2==m=4.8m

所以滑杆的长度为L=x1+x2=6m

答:

(1)该学生下滑过程中的最大速度为2.4m/s;

(2)滑竿的长度为6m.

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简答题

如图所示,木板A放在光滑水平地面上,A的质量为4kg,长度为4m.一物块B从木板的左端沿上表面以6m/s的速度向右运动,到达木板的中点位置时与木板相对静止,B的质量为2kg.若在木板静止时将一个与B相同的物块C放在木板的中点处,然后仍使B以6m/s的速度从木板的左端沿上表面向右运动.求:

(1)物块B在木板A上滑动时,B与A间的滑动摩擦力大小为多少?

(2)在木板A上放有物块C的情况下,物块B经多长时间与物块C发生碰撞?

(3)设B与C发生的碰撞为弹性碰撞,则物块C能否滑离木板A?若能,请计算C滑离A时的速度;若不能,请计算最终C与B间的距离(“质量相等的两个物体发生弹性碰撞时速度交换”的结论可以直接用).

正确答案

(1)地面光滑,A与B组成的系统动量守恒,

由动量守恒定律得:mBv0=(mA+mB)v1 ①,

物块B在木板A上运动过程中有部分动能转化为内能,

由能量守恒定律得:mBv02-(mA+mB)v12=f   ②,

解得:f=12N  ③;

(2)在木板A上放有物块C的情况下,物块B从左端开始向右运动时C与A保持相对静止,

一起做匀加速运动,设加速度大小为a1,物块B做匀减速运动,设加速度大小为a2,经过t时间B与C发生碰撞.

由牛顿第二定律得:对AC,f=(mA+mC)a1 ④,对B:f=mBa2 ⑤,

由匀变速运动的位移公式得:a1t2+=v0t-a2t2 ⑥,

解得:t=s  ⑦;

(3)假设物块C不能滑离木板A,设B与C碰前瞬间B的速度为v2

A和C的速度为v3,A、B、C相对静止时的共同速度为v4

因为B与C质量相等且发生弹性碰撞,所以B与C碰后瞬间B的速度为v3

C的速度为v2,木板A不参与碰撞作用,速度不变.B与C碰撞后,

B和A一起加速运动,C做减速运动.因为C与B是相同的物块,

所以C与A间的摩擦力大小仍为12N.设B与C分别在木板A上发生的相对位移之和为s,

由动量守恒定律得:mBv0=(mA+mB+mC)v4 ⑧,

由动能定理得:mBv02-(mA+mB+mC)v42=fs  ⑨,

解得:s=2.25m,因为s=2.25m<4m,所以物块C不滑离木板.

C与B间的距离为BC=s-=2.25m-2m=0.25m  ⑩;

答:(1)物块B在木板A上滑动时,B与A间的滑动摩擦力大小为12N;

(2)在木板A上放有物块C的情况下,物块B经s与物块C发生碰撞.

(3)物块C不能滑离木板A;最终C与B间的距离为0.25m.

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简答题

一根劲度系数为k、质量不计的轻弹簧上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度,如图所示,现让木板由静止开始以加速度a(a<g)匀加速向下移动,求木板从开始运动到与物体分离所经过的时间.

正确答案

当木板与物体即将脱离时,m与板间作用力N=0,此时,

对物体,由牛顿第二定律得:

   mg-F=ma

又  F=kx     

得:x=

对过程,由:x=at2 得:

t==

答:木板从开始运动到与物体分离所经过的时间为

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简答题

两只小球A和B用长为8m不可伸长的细线相连,B球质量是A球的3倍,两球位于离地面30.8m的空中.现先由静止释放小球A,0.8s后再由同一位置由静止释放小球B,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2.试求:

(1)释放B球后,经过多长时间线将绷紧;

(2)A球在空中运动的时间(线绷紧时间极短,球落地后不再弹起).

正确答案

(1)B运动时间t1线绷紧,此时,A已运动t1+0.8s,由运动学公式有

g(t1+0.8)2-gt12=8,解得:t1=0.6s

(2)线绷紧前时刻,A速度为v1,B速度为v2,绷紧后共同速度为v,则

v1=g(t1+0.8)=14m/s,v2=gt1=6m/s,

mAv1+mBv2=(mA+mB)v,mB=3mA

解得:v=8m/s,

此时A球已下落s1,s1=g(t1+0.8)2=9.8m

以后A和B一起以加速度g匀加速下落,又经时间t2,A落地,

vt2+gt22=30.8-9.8

解得:t2=1.4s

A在空中运动总时间t=0.8s+0.6s+1.4s=2.8s.

答:(1)释放B球后,经过0.6s时间线将绷紧.

(2)A球在空中运动的时间为2.8s.

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简答题

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,即:

v=v

因为甲车做匀变速运动,则:

v=v甲0+at1 

得:t1==s=6s  

乙车前进的距离为:

 x=vt1=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-x=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=x+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.

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简答题

消防队员为缩短下楼的时间,往往抱着竖直的杆直接滑下.假设一名质量为60kg、训练有素的消防队员从七楼(即离地面18m的高度)抱着竖直的杆以最短的时间滑下.已知杆的质量为200kg,消防队员着地的速度不能大于6m/s,手和腿对杆的最大压力为1 800N,手和腿与杆之间的动摩擦因数为0.5,设当地的重力加速度g=10m/s2.假设杆是固定在地面上的,杆在水平方向不移动.试求:

(1)消防队员下滑过程中的最大速度;

(2)消防队员下滑过程中杆对地面的最大压力;

(3)消防队员下滑的最短的时间.

正确答案

(1)消防队员开始阶段自由下落的末速度即为下滑过程的最大速度vm

有2gh1=vm2

消防队员受到的滑动摩擦力

Ff=μFN=0.5×1 800 N=900 N.

减速阶段的加速度大小:

a2==5 m/s2

减速过程的位移为h2,由vm2-v′2=2a2h2     v′=6m/s

又h=h1+h2

以上各式联立可得:vm=12 m/s.

答:消防队员下滑过程中的最大速度为12m/s.

(2)以杆为研究对象得:

FN=Mg+Ff=2 900 N.

根据牛顿第三定律得,杆对地面的最大压力为2 900 N.

答:杆对地面的最大压力为2 900 N.

(3)最短时间为

tmin=+=2.4 s.

答:消防队员下滑的最短的时间为2.4s.

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简答题

质点做匀减速直线运动,在第1s内位移为6m,停止运动前的最后1s内位移为2m,求:

(1)质点运动的加速度大小;

(2)在整个减速运动过程中质点的位移大小;

(3)整个减速过程共用多少时间.

正确答案

(1)设质点做匀减速运动的加速度大小为a,初速度为v0.由于质点停止运动前的最后1 s内位移为2 m,则:

x2=at22

解得;a=4 m/s2

(2)质点在第1 s内位移为6 m,由x1=v0t1-at12

解得:v0=8m/s

在整个减速运动过程中质点的位移大小为:x==8 m.

(3)对整个过程逆向考虑,则

x=at2,所以t==2s

答:(1)质点运动的加速度大小为4 m/s2

(2)在整个减速运动过程中质点的位移大小为8m.

(3)整个减速过程所用的时间为2s.

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如图甲所示,小球A从水平地面上P点的正上方h=1.8m处自由释放,与此同时,在P点左侧水平地面上的物体B在水平拉力的作用下从静止开始向右运动,B运动的v-t图象如图乙所示,已知B物体的质量为2kg,且AB两物体均可看做质点,不考虑A球的反弹,g取10m/s2.求:

(1)小球A下落至地面所需的时间t;

(2)要使AB两物体能够同时到达P点,求物体B的初始位置与P点的距离S;

(3)若作用在物体B上的水平拉力F=20N,求物体与地面之间的动摩擦因数μ.

正确答案

(1)由题意可知,h=gt2

解得:t=0.6s

(2)由图可知,物体做匀加速运动,a===8m/s2

由S=at2可得:

S=1.44m

(3)由F-μmg=ma可得:

μ=0.2.

答:(1)小球A下落至地面所需的时间t为0.6s;

(2)物体B的初始位置与P点的距离S为1.44m;

(3)物体与地面之间的动摩擦因数μ为0.2.

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一辆汽车停在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以2m/s2的加速度启动,恰在此时一辆自行车以6m/s的速度匀速从汽车旁边驶过,试求:

(1)什么时候汽车追上自行车?

(2)汽车从路口开动后,在追上自行车之前,两车间的最远距离是多少?

正确答案

(1)两车相遇时,位移相等,故有:

at2=vt

解得:t==6s;

2)两车距离最远时,速度相等

由V=at 得:

t=3s

此时两车间的距离

△s=vt-at2=9m

答:(1)经6s汽车追上自行车;(2)两车间的最远距了为9m.

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简答题

一个物体做匀加速直线运动,第1s内的位移是6m,第2s内的位移是10m,求该物体的初速度和加速度的大小.

正确答案

物体做匀加速直线运动,第1s内的位移是x1=6m,第2s内的位移是x2=10m,由x2-x1=aT2,得

   a==m/s2=4m/s2

由x1=v0t+at2得,v0=-at=-×4×1(m/s)=4m/s

答:该物体的初速度是4m/s,加速度是4m/s2

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简答题

如图所示,物体从光滑斜面上的顶端A点由静止开始匀加速下滑,经过B点后进入粗糙水平面(设经过B点前后速度大小不变),匀减速运动最后停在C点.每隔0.2秒通过速度传感器测量物体的瞬时速度大小,下表给出了部分测量数据.求:

(1)物体在斜面和水平面上的加速度大小分别为多少?

(2)t=0.6s时瞬时速度大小v.

(3)斜面的长度L.

正确答案

(1)从列表的数据中可求出物体在斜面的加速度为:a1==5m/s2

在水平面上的加速度大小为:a2==2m/s2

(2)设t0时刻物体的速度最大,则有:a1t=v'+a2(t'-t0

解得:t0=0.5s

因此t=0.6s时瞬时速度大小为:v=a1t0-a2t″=5×0.5m/s-2×0.1m/s=2.3m/s

(3)斜面的长度为:L=a1t02=0.625m.

答:(1)物体在斜面和水平面上的加速度大小分别为5m/s2、2m/s2

(2)t=0.6s时瞬时速度大小为2.3m/s.

(3)斜面的长度L为0.625m.

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简答题

在光滑水平面上的O点,有一个带正电的小球处于静止状态,它的质量m=1.0×10-3 kg,电量q=1.0×10-10 C.现以O点为坐标原点,在该水平面内建立直角坐标系xOy,在t=0时刻,突然加一沿x轴正方向、场强大小E1=4.0×106 V/m的匀强电场,使小球开始运动,经过1.0s,所加电场突然变为沿y轴正方向、场强大小变为E2=6.0×106 V/m的匀强电场,求再经过2.0s时小球的位置坐标.

正确答案

第1s内,小球做水平方向的匀加速直线运动.;

a1==0.4 m/s2

v1=a1t1=0.4 m/s;

x1=a1t12=0.2 m

第2、3s内,小球做类平抛运动.

竖直方向:a2==0.6 m/s2

竖直方向位移:y=a2t22=1.2 m.

水平方向:x2=v1t2=0.8 m,

水平方向总位移:x=x1+x2=1 m.

答:再经过2.0s时小球的位置坐标(1m,1.2m).

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简答题

“10m跳台跳水”是奥运会中我国的一个优势项目.某跳水运动员竖直向上起跳时她的重心离跳台台面的高度约为0.9m,当她下降到手触及水面时她的重心离水面距离也约为0.9m.若该运动员从跳离跳台到手触水经历的时间为2s,不计空气阻力,g取10m/s2.求

(1)运动员从起跳至落水过程的位移?

(2)运动员起跳速度的大小?

正确答案

根据题意,运动员从起跳至落水过程中,以重心为研究对象,运动员的位移刚好为10m.

已知运动员跳水过程可视为竖直上抛运动,取向上为正方向,已知加速度为a=-g,位移x=-10m,时间t=2s,根据竖直上抛运动的位移时间关系

x=v0t+at2可得运动员的初速度:v0==m/s=5m/s.

答:(1)运动员从起跳至落水过程的位移为10m

(2)运动起跳的速度大小为5m/s.

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