- 匀变速直线运动的研究
- 共14248题
一辆沿平直公路行驶的汽车,经过某路口时,其速度为36km/h。经过路口后以2m/s2的加速度加速行驶,求:
(1)加速3s后的速度和距路口的位移;
(2)从开始加速到达该路所限制的最高时速72km/h时,距路口的位移。
正确答案
解:汽车加速后,做匀加速直线运动,其初速度v0=36km/h=10m/s,加速度与速度方向相同,a=2m/s2
(1)加速3s后的速度v=v0+at=10m/s+2×3m/s=16m/s
距路口的位移
(2)公路最高限速vt=72km/h=20m/s
因不知加速到vt所用的时间,所以用位移与速度的关系更简单,设达到vt时,距路口位移为x2
vt2-v02=2ax2,
平直公路上有甲、乙两辆汽车,甲以0.5 m/s2的加速度由静止开始行驶,此时,乙在甲的前方200m处以5m/s的速度做同方向的匀速运动。求:
(1)甲经过多长时间追上乙?
(2)在追赶过程中,甲、乙之间何时有最大距离?
(3)这个最大距离多大?
正确答案
(1),t=40s
(2)当甲、乙速度相等时,即T=10s时有最大距离
(3)S=225m
一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s2的加速度开始行使,恰在这时一辆自行车以6m/s的速度匀速驶来,从后面赶过汽车。试求:
(1)汽车从路口开动后,在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远?此时距离是多少?
(2)什么时候汽车追上自行车?此时汽车的速度是多大?
正确答案
解:(1)分析知道,当两车的速度相等时两车相距最远。设汽车的速度v,自行车的速度v'。则:
v=at=v'
∴t=v/a=6/3=2s
最远距离为△s=v't-at2/2=6m
(2)当汽车追上自行车上时两车位移相等,则:
v'=a
/2
解得=4s
v=a=3×4=12m/s
为研究钢球在液体中运动时所受阻力的阻力常数,让钢球从某一高度竖直下落进入液体中运动,用闪光照相的方法拍摄出钢球在不同时刻的位置,如图所示。已知钢球在液体中运动时所受阻力F=kv2,闪光照相机的闪光频率为f,图中刻度尺的最小分度为s0,钢球质量为m,求阻力常数k的表达式k=________。
正确答案
mg/4s02f2
一小球从斜面顶端由静止开始滚下,经4s匀加速运动到达斜面底端,加速度的大小为2m/s2。求:
(1)斜面长度;
(2)到达斜面底端时的速度;
(3)整个运动过程中的平均速度;
(4)运动到斜面中点时的速度。
正确答案
解:物体做初速度是零的匀加速直线运动:
(1)
(2)
(3)
(4)m/s
火车以速度v1匀速行驶,司机发现前方轨道上相距x处有一火车沿同方向以速度v2(对地,且v1>v2)做匀速运动,司机立即以加速度a紧急刹车,为使两车不相撞,a应满足什么条件?
正确答案
解法一:设经时间t,恰能追上而不相撞,则v1t-at2/2=v2t+x,v1-at=v2
解得,当
时,两车不相撞
解法二:要使两车不相撞,其位移关系应为:
即
对任一时间t,不等式都成立的条件为:(v2-v1)2-2ax≤0
解得
解法三:以前车为参考系,刹车后后车相对前车做初速度为v0=v1-v2、加速度为a的匀减速直线运动,当后车相对前车的速度为零时,若相对位移x'≤x,则不会相撞
故由,解得
一辆汽车从静止开始匀加速开出,然后保持匀速运动,最后匀减速运动,直到停止,下表给出了不同时刻汽车的速度:
(1)汽车做匀加速运动时的加速度大小是多少?汽车做匀减速运动时的加速度大小是多少?
(2)汽车从开出到停止总共经历的时间是多少?
(3)汽车通过的总位移是多少?
正确答案
(1)3m/s2,6m/s2
(2)11s
(3)96m
一个滑雪的人,从85 m长的山坡上匀变速滑下,初速度是1.8 m/s,末速度是5.0 m/s,他通过这段山坡需要多长时间?
正确答案
解法一:利用公式v=v0+at和求解
由公式v=v0+at得at=v一v0代入有
故
解法二:利用公式v2-v02=2ax和v=v0+at求解
由公式2ax=v2-v02得,加速度
由公式v=v0+at得,需要的时间
解法三:利用平均速度的公式和
求解
平均速度
由得,需要的时间
在一次事故中,有一列货车因动力不足,驾驶员将货车的末节车厢甲留在现场,只拖着前几节车厢向前不远的车站开进,但他忘了将货车车厢甲刹好,以致该车厢在斜坡上以4m/s的速度匀速后退(图中向右),此时另一列火车乙正在以16m/s的速度向该货车车厢驶来,驾驶技术相当好的驾员立即刹车,紧接着加速倒退,结果恰好接住了货车厢甲,从而避免了相撞,设列车乙刹车过程和加速倒退过程均为匀变速直线运动,且加速度大小均为2m/s2,求司机发现货车厢甲向自已驶来而立即开始刹车时,两车相距多远?
正确答案
解:设两车相距S,由题可知,甲车可看成初速度为4m/s的匀速运动,乙车可看成初速度为-16m/s,加速度为2m/s2的匀加速运动,当乙车速度与甲车速度相等,即4m/s时即可
则所运动时间
两车距离
一物体做匀加速直线运动,初速度是2m/s,加速度等于0.5m/s2,求:
(1)第3s末物体的速度;
(2)物体3s内的位移;
(3)第4s内的平均速度。
正确答案
解:(1)第3s末物体的速度V3=V0+at=(2+0.5×3)m/s=3.5m/s
(2) 物体3s内的位移S3=V0t+at2/2=(2×3+0.5×32/2)m=8.25m
(3)物体4s内的位移S4=V0t0+at02/2=(2×4+0.5×42/2)m=12m
第4s内的位移S=S4-S3=(2×4+0.5×42/2)m-8.25m=3.75m
第4s内的平均速度v=s/t0=3.75/1m/s=3.75m/s
一辆汽车在平直公路上匀速行驶,速度大小为v0=5m/s,关闭油门后汽车的加速度为a=-0.4m/s2。求:
(1)关闭油门后到汽车位移x=30m所经历的时间t1;
(2)汽车关闭油门后t2=20s内滑行的距离。
正确答案
解:(1)由匀变速直线运动规律可得x=v0t+at2
把x=30m、v0=5m/s、a=-0.4m/s2代入式中可求得t1=10s,t2=15s(舍去)
(2)汽车停止时间
所以在20s内汽车通过的位移为
一辆摩托车原来以10m/s的速度匀速直线行驶,某时刻摩托车突然加速,加速度恒为2m/s2。求:
(1)若该路段限速72km/h,则最多加速多少位移?
(2)加速过程第三秒内的位移为多大?
正确答案
(1)75m
(2)15m
某人骑自行车沿一坡路直线下滑,已知在坡顶的速度是1m/s,他先以0.5m/s2的加速度匀加速行驶了4s,然后又匀速行驶了4 s恰好到达坡底,试求:
(1)匀速行驶时的速度;
(2)坡路的长度;
(3)在坡路上行驶的平均速度。
正确答案
(1)3 m/s
(2)20 m
(3)2.5 m/s
汽车的速度v0 = 7m/s,关闭发动机后做匀减速直线运动,当汽车前进了100m时,速度减为v1 = 3m/s,若再经过1min,则汽车又前进了多少米?
正确答案
解:= -0.2m/s2
当汽车减速到停住时vt = 0,0 = v1 + at
由此可知汽车减速到停住所需时间小于1min, 因此汽车在速度达到v1后,汽车又前进了
某质量为1100kg的小汽车在平直路面试车,当达到20m/s的速度时关闭发动机,经过50s停下来.求:(g=10m/s2)
(1)小汽车关闭发动机后通过的位移大小
(2)小汽车受到阻力的大小;
(3)如果想使小汽车关闭发动机后能在20内停下来,可以作用一个和其运动方向相反大小不变的水平拉力,求这个拉力的大小
(4)根据题目的情景,提出一个粗略估测小汽车发动机牵引力大小的方法.
正确答案
(1)关闭发动机后汽车的加速度为:a==
m/s2=-0.4m/s2
负号表示加速度的方向与小汽车的速度方向相反,小汽车作减速运动.
小汽车关闭发动机通过的位移大小:
s=v0t+at2=[20×50+
×(-0.4)×502]m=500m
(2)关闭发动机后,汽车只受阻力作用,其大小为:f=ma=1100×(-0.4)N=-440N
(3)由v=at得a=1m/s2
由牛顿定律得F+f=ma 解得F=660N.
(4)
方法1:根据平衡条件,当小汽车匀速前进时,牵引力F等于阻力f.
方法2:小汽车从静止开始作匀加速运动,测量小汽车达到20m/s的加速时间,可计算出小汽车的加速度,根据F-f=ma可得牵引力F=ma+f.
答:(1)小汽车关闭发动机后通过的位移大小为500m.
(2)小汽车受到阻力的大小为440N.
(3)这个拉力的大小为660N.
(4)方案如上所示.
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