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简答题

一辆值勤的警车停在直公路边,当警员发现从他旁边以v=10m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定前去追赶,经t0=2s警车发动起来,以加速度a=2m/s2做匀加速运动,试问:

(1)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少?

(2)若警车能达到的最大速度是=12m/s,达到最大速度后匀速运动。则警车发动起来后至少要多长的时间才能追上违章的货车?

正确答案

解:(1)在警车追上货车之前,两车速度相等时,两车间的距离最大,设警车发动起来后经时间t′两车速度相等,两车间的距离最大为,则

=5s

==45 m

(2)若警车的最大速度是=12m/s,设警车发动起来后加速时间为t1,加速位移为s1,则

6s

80m

所以警车还没追上货车,这以后匀速运动追赶,设再经时间t2追上,则

解得t2=22s

所以警车发动起来后追上货车至少要经历的时间为t=t1+t2=28 s

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简答题

A、B两列火车在同一轨道上同向行驶,A车在前,速度vA=10m/s,B车在后,速度vB=30m/s。因大雾,能见度很低,B车在距A车750m处才发现前方A车,这时B车立即刹车。已知B车在进行火车刹车测试时发现,若车以30m/s的速度行驶时刹车后至少要前进1800m才能停下,问:

(1)B车刹车的最大加速度为多大?

(2)计算说明A车若按原来速度前进,两车是否会相撞?

(3)能见度至少达到多少米时才能保证两辆火车不相撞?

正确答案

解:(1)设火车的加速度为

由运动公式

所以B车刹车的最大加速度为

(2)当B车速度减小到时,二者相距最近,设此时B车的位移为,A车的位移为

则有

 ②

 ③

联立①②③式解得

因为,所以两车不会相撞

(3)能见度至少达到米时才能保证两辆火车不相撞

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如图所示,一平直的传送带以速度=2m/s匀速运动,传送带把A处的工件运送到B处,A、B相距L=10m,从A处把工件无初速地放到传送带上,经过时间t=6s,能传送到B处,求:

(1)工件在传送带上加速运动过程中的加速度大小及加速运动的时间;

(2)欲用最短的时间把工件从A处传送到B处,求传送带的运行速度至少多大?

正确答案

解:(1)依题意,因,所以工件在6s内先加速运动后匀速运动

 

由(1)(2)(3)(4)解得t=2s,a=

(2)若要工件在最短时间传到B,工件加速度为a,设传送速度为v,则

由(5)(6)(7)得

 

时,有,工件一直处于加速状态

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简答题

一平直的传送带以速率v=2m/s匀速运行,在A处把物体轻轻地放到传送带上,经过时间t=6s,物体到达B处,A、B相距L=10m。则物体在传送带上匀加速运动的时间是多少?如果提高传送带的运行速率,物体能较快地传送到B处。要让物体以最短的时间从A处传送到B处,说明并计算传送带的运行速率至少应为多大?若使传送带的运行速率在此基础上再增大1倍,则物体从A传送到B的时间又是多少?

正确答案

解:在传送带的运行速率较小、传送时间较长时,物体从A到B需经历匀加速运动和匀速运动两个过程,设物体匀加速运动的时间为t1,则

(v/2)t1+v(t-t1)=L

所以t1=2(vt-L)/v=(2×(2×6-10)/2)s=2s

为使物体从A至B所用时间最短,物体必须始终处于加速状态,由于物体与传送带之间的滑动摩擦力不变,所以其加速度也不变。而a=v/t=1m/s2。设物体从A至B所用最短的时间为t2,则 

(1/2)at22=L

t2=2s

vmin=at2=1×2m/s=2m/s

传送带速度再增大1倍,物体仍做加速度为1m/s2的匀加速运动,从A至B的传送时间为2s

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简答题

如果公路上有一列汽车车队以15 m/s的速度正在匀速行驶,相邻车间距为20 m,后面有一辆摩托车以25 m/s的速度同向行驶,当它距离车队最后一辆车20m时刹车,以0.5 m/s2的加速度做匀减速运动,摩托车在车队旁边行驶而过,设车队车辆数足够多,求:

(1)摩托车最多能与车队中的几辆汽车相遇?

(2)摩托车从赶上车队到离开车队,共经历多长时间?

正确答案

解:(1)设摩托车与某一辆汽车速度相同时需要时间t

      则有V1=V2-at, 得:t=20s

      在此段时间内摩托车前行距离

      汽车前行距离S2=V1=300m

      摩托车相遇的汽车数为N=

(2)设摩托车与相距最近的汽车相遇需要的时间为t

      则有位移关系:

      代入数据,化简得:, 解得:s

      即第一次与最后一辆相遇时间为

      第二次与最后一辆相遇时间为

      第二次与最后一辆相遇时摩托车速度为

      即摩托车离开车队时,摩托车没有停止

      所以摩托车经历的时间

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简答题

一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10 m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5.5 s后警车发动起来,并以2.5m/s2的加速度做匀加速运动,但警车的行驶速度必须控制在25 m/s以内,问:

(1)警车在追赶货车的过程中,两车间的最大距离是多少?

(2)警车发动后要多长时间才能追上货车?

正确答案

解:(1)当两车速度相等时,它们的距离最大。设警车发动后经过t1时间两车的速度相等,则

t1=

此时两车位移

所以两车间的最大距离△x=x-x=75 m

(2)警车刚达到最大速度v=25 m/s的时间=10s

此时两车位移为,x'=v(t0+t2)=155m

由于x'< x',所以此时警车还没有追上货车

警车达到最大速度后做匀速运动,设再经过△t追赶上货车,则

所以警车发动后要经过t=t2+△t= 12 s才能追上货车

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简答题

4×100m接力赛是奥运会上最为激烈的比赛项目,有甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现,甲短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程。为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前s0处作了标记,当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间),已知接力区的长度为L=20m,设乙起跑后的运动是匀加速运动,试求:

(1)若s0=13.5m,且乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,则在完成交接棒时乙离接力区末端的距离为多大?

(2)若s0=16m,乙的最大速度为8m/s,并能以最大速度跑完全程,要使甲乙能在接力区完成交接棒,则乙在听到口令后加速的加速度最大为多少?

正确答案

解:(1)设经过时间t,甲追上乙,则根据题意有vt-vt/2=13.5m

将v=9m/s代入得到:t=3s

又v=at

解得:a=3m/s2

在追上乙的时候,乙走的距离为s 则:s=at2/2

代入数据得到s=13.5m

所以乙离接力区末端的距离为△s=20m-13.5m=6.5m

(2)由题意可知,乙的加速度越大,在完成交接棒时走过的距离越长。当在接力区的边缘完成交接棒时,乙的加速度最大,设乙的加速度为a2

动的时间t=

乙加速的时间t1=

L=a2t12+v(t-t1

a2=m/s2=2.67m/s2

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简答题

一列快车正以216km/h的速度在平直的铁轨上行驶时,发现前面1500m处有一货车正以64.8km/h的速度匀速同向行驶,快车立即合上制动器,经120s的刹车时间才能停止,试判断两车是否发生撞车事故。

正确答案

解:快车的速度m/s

货车的速度m/s

快车刹车中的加速度大小为m/s2快车与货车速度相同时,两车没有相碰,则所需时间为s

这段时间内快车行驶的距离为m

货车行驶的距离为m

而1512m+1500m=3012m<3276m

所以,快车的速度还没有减小到货车的速度,两车便相撞了

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简答题

乘客在地铁列车中能忍受的最大加速度是1.4m/s2,已知某两个必停站相距2240m,求:

(1)如果列车最大运行速度为28m/s,列车在这两站间的行驶时间至少是多少?

(2)假设没有最大速度限制,列车在两站间行驶的最短时间是多少?

正确答案

解:(1)设列车加速到最大速度所用时间为t1,则有:v=at1,t1==20s

运动的位移为:x1=at21=×1.4×202m=280m

同理:减速过程所用时间为:t2=t1=20s

减速过程运动的位移为:x2=x1=280m

匀速运行的时间为:t3=s=60s

即两站间运行时间为:t=t1+t2+t3=100s

(2)若没有最大速度限制,列车可只有加速和减速两个过程,且两个过程位移相等,即:

x′=x=1120m

由运动学公式得:x′=at′2

解得:t'=s=40s

t=2t′=80s

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简答题

在平直公路上,以v1=10m/s匀速行驶的一辆摩托车,与以v2=2m/s的速度行驶的一辆汽车同向行驶,某时刻同时经过A点,以后汽车以a=0.5m/s2的加速度开始加速。求:

(1)经过多少时间汽车追上摩托车?

(2)在汽车追上摩托车之前,两车间的最大距离是多少?

正确答案

解:(1)设经过时间t汽车追上摩托车,此时两车的位移相同,则

由v1t= v2t +1/2at2

得t=32s 

(2)在汽车追上摩托车之前,当两车速度相等时两车间的距离最大,设此时经历的时间为t1,则

由v1= v2+at1

得t1=16s

此时汽车的位移为:X1= v2t1 +1/2at12=96m

摩托车的位移为:X2= v1t1=160m

所以两车间的最大距离为:△X= X2-X1=64m

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一电梯,启动时匀加速上升,加速度为2m/s2,制动时匀减速上升,加速度大小为1m/s2,楼高52m。求:

(1)若上升的最大速度为6m/s,电梯升到楼顶的最短时间是多少?

(2)如果电梯先匀加速上升,然后匀速上升,最后匀减速上升,全程共用时间为16s。上升的最大速度是多少?

正确答案

解:(1)全程分三段运动:匀加速、匀速、匀减速

      X = x1+ x2+ x3

      代人解得匀速阶段t2 = 25/6s

      全程最短时间为:t = t1+ t2+ t3 = 13.2s

(2)由X = x1+ x2+ x3 和t = t1+ t2+ t3

      解得3v2-64v + 208 = 0

      解得v = 4m/s,v =52/3 m/s (舍去)

      则上升的最大速度为v = 4m/s

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简答题

车从静止开始以1m/s2的加速度匀加速直线前进,车后面S0=25米处与车开动的同时,某人以6m/s的速度匀速追车,问能否追上?若追不上,求人与车间的最小距离?

正确答案

人追不上车,人与车间的最小距离ΔSmin=S+S0-S=7m

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简答题

在正常情况下,火车以54km/h的速度匀速开过一个小站,现因需要,必须在这个小站停留。火车将到该小站时以0.5m/s2的加速度作匀减速运动,停留2min后,又以0.3m/s2的加速度开出小站,一直到恢复原来的速度,试求因列车停靠小站而延误的时间。

正确答案

解:54km/h=15m/s

火车匀减速驶入小站

火车在站内停留

火车匀加速开出小站

若火车匀速驶过小站

∴列车停靠小站而延误的时间△t=t-t'=200s-40s=160s

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简答题

一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10 m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5.5 s后警车发动起来,并以2.5 m/s2的加速度做匀加速运动,但警车的行驶速度必须控制在90km/h 以内。问:

(1)警车在追赶货车的过程中,两车间的最大距离是多少?

(2)警车发动后要多长时间才能追上货车?

正确答案

解:

(1)当两车速度相等时,它们的距离最大,设警车发动后经过t1时间两车的速度相等.则:

s=v1(t0+t1)==10(5.5+4)m = 95m

s

所以两车间的最大距离△s=s-s=75m;

(2)警车刚达到最大速度v=90km/h=25m/s的时间: t =

t内两车的位移

t时刻两车距离

警车达到最大速度后做匀速运动,设再经过△t时间追赶上货车,

则:

所以警车发动后要经过才能追上货车。

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简答题

以54 km/h的速度行驶的列车,临时需要在某中途车站停车,因此以-0.4 m/s2的加速度进站,停车2 min,然后以0.5 m/s2出站,试计算当恢复原运行速度时,共耽误多长时间?

正确答案

153.75 s

下一知识点 : 匀变速直线运动的研究
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