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简答题

汽车以1.6m/s的速度在水平地面上匀速行驶,汽车后壁货架上放有货物(可视作质点),架高1.8m。由于前方事故,突然急刹车,汽车轮胎抱死,货物从架上落下。已知该型号汽车在所在路面行驶时刹车痕s (即刹车距离)与刹车前车速v的关系如下图线所示,忽略货物与架子间的摩擦及空气阻力,g取10m/s2。求:

(1)汽车刹车过程中的加速度多大;

(2)货物在车厢底板上落点距车后壁的距离。

正确答案

解:(1)解法一:

汽车以速度v刹车,减速到零,即刹车距离s,由动能定理得:

由v-s关系图像知:当v=4m/s时,s=2m,联立以上各式,并代入数值得:

解法二:

汽车以速度v刹车,匀减速到零,刹车距离为s,由运动学公式

由v-s关系图像知:当v=4m/s时,s=2m,代入数值得:

 

(2)刹车后,货物做平抛运动:

货物的水平位移为:

汽车做匀减速直线运动,刹车时间为,则:

则汽车的实际位移为:

故:

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简答题

“引体向上”是一项体育健身运动,该运动的规范动作是:两手正握单杠,由身体悬垂开始。上提时,下颚超过杠面;下放时,两背方直,不能曲臂。这样上拉下放,从复动作,达列锻炼背力和腹肌的目的,如图所示,某同学质量为m= 60kg,下放时下颚距单杠的高度为H=0.4m,当他用F=720N的恒力将身体拉至某位置时,不再用力,以后依靠惯性继续向上运动。为保证此次引体向上动作合格,恒力F的作用时间至少为多少?(不计空气阻力,g取10m/s2

正确答案

解:设施加恒力F时,人的加速度为a,由牛顿第二定律:  

设加速时间为t,人加速上升的高度:

人加速上升的的未速度:

人以速度v竖直上升的高度:  

又:

由以上各式联立,解得:(0.58s)  

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简答题

如图所示,光滑水平面上静止放置着一辆平板车A。车上有两个小滑块B和C(都可视为质点),B与车板之间的动摩擦因数为μ,而C与车板之间的动摩擦因数为2μ。开始时B、C分别从车板的左、右两端同时以大小相同的初速度v0相向滑行。经过一段时间,C、A的速度达到相等,此时C和B恰好发生碰撞。已知C和B发生碰撞时两者的速度立刻互换,A、B、C三者的质量都相等,重力加速度为g。设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力。

(1)求开始运动到C、A的速度达到相等时的时间;

(2)求平板车平板总长度;

(3)已知滑块C最后没有脱离平板,求滑块C最后与车达到相对静止时处于平板上的位置。

正确答案

解:(1)设A、B、C三者的质量都为m,从开始到C、A的速度达到相等这一过程所需时间为t

对C,由牛顿定律和运动学规律有

对A,由牛顿定律和运动学规律有

联立以上各式联得

(2) 对C,

对B,由牛顿定律和运动学规律有

C和B恰好发生碰撞,有

解得:

(3)对A,

A、B、C三者的位移和末速度分别为

(向左),(向右),(向左)

(向左),(向右)

C和B发生碰撞时两者的速度立刻互换,则碰撞后C和B的速度各为(向右),(向左)

碰撞后B和A的速度相等,设B和A保持相对静止一起运动,此时对B和A整体有

隔离B,则B受到的摩擦力为

可得,说明B和A保持相对静止一起运动

设C最后停在车板上时,共同的速度为vt,由动量守恒定律可得

可得vt=0

这一过程,对C,由动能定理有

对B和A整体,由动能定理有

解得C和A的位移分别是(向右),(向左)

这样,C先相对于车板向左移动,然后又相对于车板向右移动,恰好回到原来的位置,即滑块C最后停在车板右端 

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简答题

如图所示,一质量M=50kg、长L=4m的平板车静止在光滑的水平地面上,平板车上表面距地面的高度h=1.8m。一质量m=10kg可视为质点的滑块,以v0=6m/s的初速度从左端滑上平板车,滑块与平板车间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2

(1)分别求出滑块在平板车上滑行时,滑块与平板车的加速度大小;

(2)判断滑块能否从平板车的右端滑出。若能,求滑块落地时与平板车右端间的水平距离;若不能,试确定滑块最终相对于平板车静止时与平板车右端的距离。

正确答案

解:(1)对滑块

对平板车

(2)设经过t1时间滑块从平板车上滑出

此式无解,故不会从平板车上滑出

设经过t2时间速度相等

t2=1s

滑块与小车相对静止时与右端相距1m

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简答题

消防队员在某高楼进行训练,他要从距地面高h=34.5m处的一扇窗户外沿一条竖直悬挂的绳子滑下,在下滑过程中,他先匀加速下滑,此时手脚对悬绳的压力FN1=640N,紧接着再匀减速下滑,此时手脚对悬绳的压力FN2=2080N,滑至地面时速度为安全速度v=3m/s。已知消防队员的质量为m=80kg,手脚和悬绳间的动摩擦因数为μ=0.5,g=10m/s2,求:

(1)分别求出他在加速下滑、减速下滑两过程中的加速度大小;(取g=10m/s2

(2)他沿绳滑至地面所用的总时间t。

正确答案

解:(1)设消防队员匀加速下滑的加速度大小为a1

根据牛顿第二定律

设消防队员匀减速下滑的加速度大小为a2根据牛顿第二定律

(2)根据匀加速运动规律

根据匀减速运动规律

由题意知

联立以上各式并代入数据解得t=5s

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简答题

如图所示,水平桌面上一质量为2.0kg的小物块,在10N的水平拉力作用下,从桌面A端由静止开始向B端运动,2s末撤去水平拉力,物块恰能运动到桌面B端而不掉下,已知物块与桌面之间的动摩擦因数μ=0.4,不计空气阻力,g=10m/s2.求:

(1)物体运动过程的最大速度

(2)桌面的长度.

正确答案

(1)物体先在做匀加速运动,后作匀减速运动

         设加速阶段加速度为a1,由牛顿第二定律得:

            F-μmg=m a1                                                             

           解得a1=1m/s2                                                            

        加速阶段的位移s1=a1t2=2m                                             

        加速阶段最大速度v=a1t=2m/s                                             

    (2)设减速阶段加速度为a2,由牛顿第二定律f=ma2

             得a2=4m/s2                                                              

        减速阶段的位移s2==0.5m                                             

        桌子的长度为s1+s2=2.5m        

答:(1)物体运动过程的最大速度为2m/s;(2)桌面的长度为2.5m.

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简答题

中央电视台近期推出了一个游戏节目——推矿泉水瓶。选手们从起点开始用力推瓶一段时间后,放手让瓶向前滑动,若瓶最后停在桌上有效区域内,视为成功;若瓶最后不停在有效区域内或在滑行过程中倒下均视为失败。其简化模型如图所示,AC是长度为L1=5m的水平桌面,选手们可将瓶子放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推瓶,BC为有效区域。已知BC长度为L2=1m,瓶子质量为m=0.5 kg,瓶子与桌面间的动摩擦因数μ=0.4。某选手作用在瓶子上的水平推力F=20N,瓶子沿AC做直线运动,假设瓶子可视为质点,那么该选手要想游戏获得成功(g取10m/s2),试问:

(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少?

(2)推力作用在瓶子上的距离最小为多少?

正确答案

解:(1)要想游戏获得成功,瓶滑到C点速度正好为0,力作用时间最长,设最长作用时间为t1,有力作用时瓶的加速度为a1,t1时刻瓶的速度为v,力停止后加速度为a2,由牛顿第二定律得

F-μmg=ma1

μmg=ma2加速运动过程中的位移

减速运动过程中的位移

位移关系满足x1+x2=L1又v=a1t1由以上各式解得

(2)要想游戏获得成功,瓶滑到B点速度正好为零,力作用距离最小,设最小距离为d,则

v'2=2a1d

联立解得d=0.4 m

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简答题

对于两物体碰撞前后速度在同一直线上,且无机械能损失的碰撞过程,可以简化为如下模型:A、B两物体位于光滑水平面上,仅限于沿同一直线运动。当它们之间的距离大于等于某一定值d时,相互作用力为零;当它们之间的距离小于d时,存在大小恒为F的斥力。设A物休质量m1=1.0kg,开始时静止在直线上某点;B物体质量m2=3.0kg,以速度v0从远处沿该直线向A运动,如图所示。若d=0.10m,F=0.60N,v0=0.20m/s,求:

(1)相互作用过程中A、B加速度的大小;

(2)从开始相互作用到A、B间的距离最小时,系统(物体组)动能的减少量;

(3)A、B间的最小距离。

正确答案

解:(1)

(2)两者速度相同时,距离最近,由动量守恒

 

(3)根据匀变速直线运动规律v1=a1t,v2=v0-a2t

当v1=v2时,解得A、B两者距离最近时所用时间t=0.25s

s1=a1t2,s2=v0t-a2t2,△s=s1+d-s2

将t=0.25s代入,解得A、B间的最小距离△smin=0.075m

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简答题

如图所示,用半径为0.4m的电动滚轮在长薄铁板上表面压轧一道浅槽。薄铁板的长为2.8m、质量为10kg。已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为0.3和0.1。铁板从一端放人工作台的滚轮下,工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为100N,在滚轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽。已知滚轮转动的角速度恒为5rad/s,g取10m/s2

(1)通过分析计算,说明铁板将如何运动?

(2)加工一块铁板需要多少时间?

(3)加工一块铁板电动机要消耗多少电能?

正确答案

解:(1)开始砂轮给铁板向前的滑动摩擦力F1=μ1F1N=0.3×100N=30N

工作台给平板的摩擦阻力F2=μ2F2N=0.1×(100+10×10)N=20N

铁板先向右做匀加速直线运动a=(F1-F2)/m=1m/s2 加速过程铁板达到的最大速度vm=ωR=5×0.4m/s=2m/s

这一过程铁板的位移S1=vm2/2a=2m<2.8m

此后砂轮给铁板的摩擦力将变为静摩擦力F1',F1'=F2,铁板将做匀速运动

即整个过程中铁板将先做加速度a=1m/s2的匀加速运动,然后做vm=2m/s的匀速运动

(2)在加速运动过程中,由vm=at1得t1=2s

匀速运动过程的位移为s2=L-s1=0.8m

由s2=vt2,得t2=0.4s

所以加工一块铁板所用的时间为T=t1+t2=2.4s

(3)E=ΔEk+Q1+Q2=136J

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简答题

如图所示,是建筑工地上常用的一种“深坑打夯机”。工作时,电动机带动两个紧压夯杆的滚轮匀速转动,可将夯杆从深为h的坑中提上来。当两个滚轮与夯杆分开时,夯杆被释放,最后夯杆在自身重力作用下落回深坑,夯实坑底。之后,两个滚轮再次压紧,夯杆再次被提上来,如此周而复始工作。已知两个滚轮边缘的线速度恒为5m/s,每个滚轮对夯杆的正压力FN=2×104N,滚轮与夯杆间的动摩擦因数μ=0.3,夯杆的质量m=1×103kg,坑深h=4.8m。假定在打夯过程中坑的深度变化不大,且夯杆底端升到坑口时,速度恰好为零(不计夯杆在坑底停留的时间)。求:

(1)夯杆上升过程中被滚轮释放时,夯杆底端离坑底的高度;

(2)打夯周期;

(3)在一个打夯周期内夯杆获得的机械能。

正确答案

解:(1)夯杆开始阶段做匀加速运动,加速度为a

,a=2m/s2

当加速到速度v时,夯杆以v向上做抛体运动,至坑口速度为零

加速上升位移,减速上升位移

h=h1+h2,解得:v=4m/s

因此滚轮释放夯杆时,夯杆底端离坑底的高度为:=4m

(2)夯杆加速上升的时间

夯杆减速上升的时间

夯杆自由落体的时间

故打夯周期为:(或T=3.4s)

(3)在一个打夯周期内,夯杆获得的机械能W=mgh=4.8×104J

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题型:简答题
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简答题

当交叉路口的绿色信号灯亮时,甲车以a=2m/s2的加速度由静止起动,与此同时,乙车以V=10m/s的恒定速度从它旁边同向驶过,问:

(1)甲车要用多长时间才能追上乙车?

(2)在甲车追上乙车前相距的最大距离是多少?

正确答案

(1)设经t甲追上乙,追上时有x=x

at2=vt   t===10s;

故甲车要用10s的时间才能追上乙车.

(2)当v=v时甲离乙距离最大,

此时有v=at,t==s=5s;

x=at2=×2×52=25m;

x=vt=10×5=50m;           

最大距离为△x=vt-at2=10×5-×2×52=25m;

故甲车追上乙车前相距的最大距离为25m.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,完全相同的三块木块并排固定在水平面上,一颗子弹以速度v水平射入,若子弹在木块中做匀减速运动,且穿过第三块木块后速度恰好为零,则子弹依次射入每块木块时的速度之比和穿过每块木块的时间之比分别为______.

正确答案

子弹匀减速穿过三木块,末速度为零,我们假设子弹从右向左作初速度为零的匀加速直线运动.

则:子弹依次穿过321三木块所用时间之比:t3:t2:t1=1:(-1):(-

得:子弹依次穿过123三木块所用时间之比:t1:t2:t3=(-):(-1):1

设子弹穿过第三木块所用时间为1秒,则穿过3,2两木块时间为:t3+t2=秒,穿过3,2,1三木块时间为:t3+t2+t1=

则:子弹依次穿过3,2,1三木块时速度之比为:1:

所以,子弹依次穿过1,2,3三木块时速度之比为::1

故答案为::1;(-):(-1):1

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简答题

公园里有一个斜面大滑梯,一位小同学从斜面的顶端由静止开始滑下,其运动可视为匀变速直线运动。已知斜面大滑梯的高度为3m,斜面的倾角为37°,这位同学的质量为30Kg,他与大滑梯斜面间的动摩擦因数为0.5。不计空气阻力,取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:

(1)这位同学下滑过程中的加速度大小;

(2)他滑到滑梯底端时的速度大小;

(3)他滑到滑梯底端过程中重力的冲量大小。

正确答案

解:(1)小学生在下滑过程中可视为质点,初速度为零,受力分析如图

 ①

 ②

 ③

联立①②③m/s2=2 m/s2

(2)斜面长度为m=5m

得他滑到滑梯底端时的速度大小为m/s=m/s

(3)他滑到滑梯底端过程中所用时间为

,得s=s

这个过程中重力的冲量为N·s=N·s

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题型:简答题
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简答题

如图所示为一水平传送带装置的模型示意图,传送带两端点A与B间的距离L=4.0 m,传送带以v=2.5 m/s的速度向右做匀速直线运动,有一可视为质点的物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,物块从A处以v0=5.0m/s的水平速度向右滑上传送带,重力加速度g=10 m/s2。求:

(1)小物块滑至B处的速度大小;

(2)小物块由A滑到B的过程中相对传送带滑动的距离。

正确答案

解:(1)假设小物块在传送带上一直做匀减速运动,小物块到B时速度为v1,运动的加速度大小为a,则有

μmg=ma

解得v1=3 m/s

由于v1>v,所以假设正确,小物块到B时速度为v1=3 m/s

(2)设小物块由A滑到B的过程,经历时间为t,传送带位移为x,相对位移为△x,则有

v1=v0-at

x=vt

△x=L-x

解得△x=1.5 m

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简答题

一物体受到竖直向上拉力F的作用,如图所示,当拉力F1=42N时,物体向上的加速度a1=4.0m/s2,不计空气阻力,g取10m/s2。求:

(1)物体的质量m多大?

(2)物体由静止开始向上运动2s内的位移和2s末的速度分别为多少?

正确答案

解:(1)由牛顿第二定律:F1-mg=ma1

 

(2)

v=a1t=4×2=8m/s

下一知识点 : 相互作用
百度题库 > 高考 > 物理 > 匀变速直线运动的研究

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