- 匀变速直线运动的研究
- 共14248题
物体从高h处从静止开始自由下落,它在落地前最后的1s内下落了35m.求物体的下落高度h. (g=10m/s2)
正确答案
设落地时间为t,有gt2-
g(t-1)2=35,解得t=4s.
h=gt2=80m
答:物体的下落高度为80m
设宇航员在月球上从高20m处自由释放一重物,测得在下落最后1s内所通过的距离为7.2m,则重物下落的时间是多少?该星球的重力加速度为多少?
正确答案
(1)设重物下落时间为t,根据自由落体运动的规律h=gt2有:
gt2-
g(t-1)2=7.2m
h=gt2=20m
解得:t=5s,a=1.6m/s2答:重物下落的时间是5s,该星球的重力加速度为1.6m/s2.
建筑工地常用气锤打桩,设锤的质量为M=50kg,锤从高2.5m处自由落下,打在质量为m=30kg的桩上,锤和桩不分离,结果桩打下0.1m深,求打桩过程受到的平均阻力.(g取10m/s2)
正确答案
气锤打桩过程分三段,如图.
自由下落过程:vA2=2gh,vA=
碰撞过程:根据动量守恒定律(打击过程时间短内力大) MvA=(m+M)v
锤和桩一起减速:依据动能定理[(m+M)g-]d=-
(m+M)v2
由以上各式得:=8612.5N
答:打桩过程受到的平均阻力为8612.5N.
如图所示,悬挂的直杆长l1=8m,在其正下方h=10m处有一长l2=2m的圆筒,剪断悬线后,直杆到达圆筒口时速度为多少?直杆穿过圆筒所用的时间为多少?(不计空气阻力)
正确答案
根据v12=2gh
得:v1==10
m/s.
从自由落体运动开始到杆的下沿到达筒的上沿所需的时间:
t1==
s.
从自由落体运动开始到杆的上沿离开筒的下底的过程有:
h+l1+l2=gt22
解得:t2=2s.
则:△t=t2-t1=(2-)s
答:直杆到达圆筒口时速度为10m/s,直杆穿过圆筒所用的时间为(2-
)s.
某兴趣小组同学对质量为1.0㎏的遥空小车的运动情况进行研究.他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为如图所示的v-t图象(除2s~10s时间段图线为曲线外,其余时间段图线均为直线).已知在2s~14s时间段内小车的功率恒定,14s末停止遥空而让小车自由滑行,整个运动过程中小车受到的阻力大小不变.从图象信息知道6s末小车的速度约为5.62m/s.求:
(1)小车运动中所受到阻力;
(2)6s末小车的加速度;
(3)在2s~10s时间段内小车的平均速度.
正确答案
(1)在14s~18s内,加速度a==-
m/s2=-1.5m/s2
阻力f=ma=-1.5N,负号表示方向与速度方向相反
(2)小车功率P=fv=1.5×6W=9W
6s末,v6=5.62m/s,此时牵引力 F==
N≈1.6N
对应的加速度 a==
m/s2=0.1m/s2
(3)在2s~10s时间段内小车作变加速运动,根据动能定理得
Pt-fs=m
-
m
代入数据,求得2s~10s时间段内小车的位移 S=39m
则得平均速度 =
=
m/s≈4.88m/s
答:
(1)小车运动中所受到阻力是1.5N,方向与速度方向相反;
(2)6s末小车的加速度是0.1m/s2;
(3)在2s~10s时间段内小车的平均速度是4.88m/s.
一小球由静止释放自由下落,最后一秒内的位移为20m,(不计空气阻力)则
(1)该球释放的位置距离地面的高度?
(2)小球着地时速度是多大?
正确答案
(1)设自由落体的总时间为t,则H=…..①
物体自由下落在(t-1)s内的位移 h=…②
由①②得 H-h=20m t=2.5s…③
将③代入①得 H=31.25m
故球的释放位置距离地面的高度是31.25m.
(2)由v=gt 得 v=25m/s
故小球着地时的速度为25m/s.
一空罐头盒从某楼层上自由落下(忽略空气阻力),所用时间为2.0s.求罐头盒到达地面的速度以及该楼层的高度.(g取10m/s2)
正确答案
v=gt=10×2m/s=20m/s.
h=gt2=
×10×4m=20m
故罐头盒到达地面的速度为20/s,楼层的高度为20m.
如图所示,水平桌面上放置一个质量m=0.5kg的小木块,若用木棒击打木块使木块获得水平方向的初速度v0,木块沿桌面滑出左端边沿,落在水平地面上的D点.已知木块的初速度v0=5.0m/s,桌面距地面的高度H=0.8m,木块落地的位置距桌面左端边沿的水平距离x=1.2m,忽略空气阻力,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)木块落到地面时的速度大小;
(2)木块离开桌面时的动能;
(3)木块在桌面上滑行过程中克服摩擦力所做的功.
正确答案
(1)木块离开桌面后做平抛运动,设运动时间为t,
根据自由落体公式H=gt2
木块做平抛运动的时间 t==0.4s
木块落地时沿水平方向的分速度 vx==3.0 m/s
根据动能公式,得木块离开桌面时的动能Ek=m
=2.25 J
(2)木块落地时速度分解成竖直方向和水平方向速度,
木块落地时沿竖直方向的分速度
vy=gt=4.0 m/s
木块落到地面时的速度大小 v==5.0 m/s
(3)根据动能定理研究木块在桌面上滑行过程得
W=△Ek=m
-
m
=4.0 J
从某电视塔塔顶附近的平台处释放一个小球,不计空气阻力和风的作用,小球自由下落.若小球在落地前的最后2s内的位移是80m,(取g=10m/s2)求:
(1)该平台离地面的高度?
(2)该小球落地时的瞬时速度大小?
正确答案
(1)设该平台离地面的高度为h,
由h=gt2知:
h-80=gt12 ①
h=gt22 ②
而t2-t1=2s ③
由①②③式代入数据得:h=125m
(2)由v2=2gh 得
v=50m/s
答:(1)该平台离地面的高度为125m;
(2)该小球落地时的瞬时速度大小为50m/s.
物体从某高处自由落下,最后1秒下落的高度是物体下落总高度的,取重力加速度g=9.8m/s2,求物体下落的总高度.
正确答案
设物体下落的总高度为H,总时间为t,则最初的t-1秒内物体下落的高度h为总高度的,
H=gt2
h=g(t-1)2=
H
解得:t1=4s,t2=s(舍去)
H=gt2=
×9.8×42m=78.4m
答:物体下落的总高度为78.4m.
从楼房顶端使一个小球自由落下,用曝光时间为0.01s的照相机拍摄小球在空中的运动,得到的照片上有一条模糊的径迹AB,如图所示.用刻度尺量出每块砖的厚度为6cm,径迹的下端B刚好与一个已有的记号平齐,该记号与地面的高度是1.2m,计算出楼房的高度?(g取10m/s2,结果取四位有效数字)
正确答案
0.01s曝光时间内小球竖直向下的位移为x=0.06m×2=0.12m
根据位移时间公式x=v1t1+gt12
小球开始曝光时速度 v1==11.95m/s
小球在曝光前运动的位移h1==
m=7.140m
楼房的高度 H=h1+h2+x=7.140+1.2+0.12m=8.460m
故楼房的高度为8.460m.
自由下落的物体,在落地前的最后1秒内下落了35m,则此物体是从离地面多高的地方开始下落的?(g=10m/s2)
正确答案
设高度H,下落时间t、由自由落体公式可得:
H=gt2
物体下落(t-1s)的位移为:Hˊ=g(t-1)2
由题意得:H-Hˊ=35m
由以上三式联立解得:H=80m
答:此物体是从离地面80m高的地方开始下落的.
物体作自由落体的运动过程中,先后经过A、B、C三点,通过AB和BC所用的时间相等.AB=23m,BC=33m,求物体开始下落点离A点的高度(g=10m/s)?
正确答案
因为通过AB和通过BC所用的时间相等,
由h2-h1=gt2得:
t==
=1s,
vB==
=28m/s,
下落到B点的高度为hB==
=39.2m,
起落点离A点的高度为:hA=hB-h1=39.2-23=16.2m.
如图所示,一轻弹簧竖直放置在地面上,轻弹簧下端与地面固定,上端连接一质量为M的水平钢板,处于静止状态.现有一质量为 m 的小球从距钢板 h=5m的高处自由下落并与钢板发生碰撞,碰撞时间极短且无机械能损失.己知 M=3m,不计空气阻力,g=10m/s2.
( l )求小球与钢板第一次碰撞后瞬间,小球的速度 v1和钢板的速度 v2.
( 2 )如果钢板作简谐运动的周期为 2.0s,以小球自由下落的瞬间为计时起点,以向下方向为正方向,在下图中画出小球的速度 v 随时间 t 变化的v-t 图线.要求至少画出小球与钢板发生四次碰撞之前的图线.(不要求写出计算过程,只按画出的图线给分)
正确答案
(1)设小球与钢板第一次碰撞前瞬时的速度大小v0,小球与钢板第一次碰撞后,小球与钢板的速度分别为v1和v2.取竖直向下方向为正方向.
由机械能守恒得:mgh=mv
,解得,v0=
=10m/s
对于碰撞过程,由动量守恒和机械能守恒得:
mv0=mv1+Mv2 ①
m
=
m
+
M
②
又M=3m ③
联立①②③得:v1=-5m/s,v2=5m/s,即小球与钢板第一次碰撞后,小球的速度v1为 5m/s,方向向上;钢板的速度v2为 5m/s 方向向下.
( 2 )由上知,第一碰撞后小球作竖直上抛运动,总时间为t1==1s,而钢板作简谐运动的周期为T=2.0s,所以两者会在第一碰撞位置发生第二碰撞.
设第二次碰撞后,小球与钢板的速度分别为v1′和v2′.
由动量守恒和机械能守恒得:
mv1-Mv2=mv1′+Mv2 ′
m
+
M
=
m
+
M
又M=3m
联立以上三式解得,v1′=-10m/s,v2′=0.
此后小球竖直上抛运动,时间为t2==2s=T,恰好经过2s后发生第三次碰撞,第三次碰撞与第一次碰撞相同.画出小球的v-t图线如下图所示(小球与钢板第二次碰撞后,小球的速度为 10m/s,方向向上;钢板的速度为零)
答:
(1)小球与钢板第一次碰撞后,小球的速度v1为 5m/s,方向向上;钢板的速度v2为 5m/s 方向向下.
(2)小球的v-t图线如图所示.
一物体从180m高处自由下落,那么该物体经过多长时间落到地面?最后1s的初速度是多少?在最后1s通过的高度是多少?(取g=10m/s2)
正确答案
以竖直向下为正方向,由自由落体运动规律得
s=gt2 ①
vt=gt ②
由①式得,落到地面的时间为t==(
)s=6 s
由②式得,最后1s的初速度为v1=g(t-1)=10×(6-1)m/s=50 m/s
由①式得,前5s通过的高度为s1=gt2=
×10×52m=125 m
则最后1s通过的高度为s2=s-s1=(180-125)m=55 m
答:该物体经过6 s落到地面,最后1s的初速度是50 m/s,在最后1s通过的高度是55 m.
扫码查看完整答案与解析