- 匀速直线运动及其公式、图像
- 共628题
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)汽车做匀速运动时的速度大小是否为12 m/s?汽车做加速运动时的加速度和减速运动时的加速度大小是否相等?
(2)汽车从开出到停止共经历的时间是多少?
(3)汽车通过的总路程是多少?
正确答案
解:(1)是;不相等。加速运动从0增到12 m/s;减速运动从12 m/s到0,变化量的大小一样,但所需时间不一样
(2)汽车匀减速运动的加速度a2=m/s2=-6 m/s2设汽车经t′秒停止,t′=
s=0.5 s
总共经历的时间为10.5 s+0.5 s=11 s
(3)汽车匀加速运动的加速度a1=m/s2=3 m/s2
汽车匀加速运动的时间:t1=s=4 s,汽车匀速运动的速度为v=12 m/s
减速时间t3==2 s
匀速时间t2=11-4-2=5 s
则汽车总共运动的路程 s=m=96 m
2004年1月25日,继“勇气”号之后,“机遇”号火星探测器再次成功登陆火星。人类为了探测距离地球大约3.0×105km的月球,也发射了一种类似四轮小车的月球探测器。它能够在自动导航系统的控制下行走,且每隔10s向地球发射一次信号,探测器上还装着两个相同的减速器(其中一只是备用的),这种减速器可提供的最大加速度为5m/s2,某次探测器的自动导航系统出现故障,从而使探测器只能匀速前进而不再避开障碍物。此时地球上的科学家只能对探测器进行人工遥控操作。下表为控制中心的显示屏上的数据:
已知控制中心的信号发射和接收设备工作速度极快,科学家每次分析数据并输入命令至少需要3s。问:
(1)经过数据分析,你认为减速器是否执行了命令?
(2)假如你是控制中心的工作人员,采取怎样的措施?加速度满足什么条件?请计算说明。
正确答案
解:(1)由表中数据分析知:9:1020~9:1030时间内探测器与障物距离从52m减小到32m;9:1030~9:1040内探测器与前方障碍物距离由32m减小到12m;即都是在10s内减小距离20m,从两次收到的信号可知,探测器做匀速直线运动,速度v==
m/s=2m/s,故探测器并未执行命令而减速。
(2)启动另一个备用减速器。在地球和月球间传播电磁波需时间t0=s=1s,输入命令时间用3s,因此共用时间t=3s+2×1s=5s,探测器在9点10分44秒执行命令时,距前方障碍物距离x=12m-5×2m=2m。设定减速器的加速度为a,则由v2=2ax得a=1m/s2。因此只要设定加速度大于1m/s2,便可使探测器不与障碍物相撞。
如图所示是生产流水线上的皮带传输装置,传输带上等间距地放着很多半成品。A轮处装有光电计数器,它可以记录通过A处的产品数目。已知测得轮A、B的半径分别为rA=20cm,rB=10cm,相邻两产品距离为30cm,从某一产品经过A开始计时,在1min内有41个产品通过A处。
(1)求产品随传输带移动的速度大小;
(2)求A、B轮轮缘上的两点P、Q及A轮半径中点M的线速度和角速度大小,并在图中画出线速度方向;
(3)如果A轮通过摩擦带动C轮转动,且rC=5 cm,在图中描出C轮的转动方向,求出C轮的角速度(假设轮不打滑)
正确答案
解:(1)由题意知,1分钟内有41个产品通过A处,说明1分钟内传输带上每点运动的路程为两产品间距的40倍。
设产品随传输带运动速度大小为v,则v==
m/s=0.2 m/s。
(2)在产品与传送带保持相对静止的条件下,产品速度的大小就等于传送带上每一点速度的大小,
传送带上各点运动速度的大小都等于A、B轮缘上线速度的大小。
vP=vQ=0.2 m/s。
A轮半径上的M点与P点的角速度相等,
故 vM=vP=
×0.2 m/s=0.1 m/s ,
ωP=ωM==
rad/s=1 rad/s,
ωQ=2ωP=2 rad/s,
方向如图所示
(3)C轮的转动方向如图所示,如果两轮间不打滑,则它们的接触处是相对静止的,
即它们轮缘的线速度大小是相等的,
所以ωCrC=ωArA C轮的角速度ωC=ωA=·1 rad/s=4 rad/s
A、B两辆汽车在平直的公路上同向行驶。当B车在A车前84 m处时,B车速度为4 m/s,且正以2 m/s2的加速度做匀加速运动;经过一段时间后,B车加速度突然变为零。A车一直以20 m/s的速度做匀速运动。经过12 s后两车相遇。问B车加速行驶的时间是多少?
正确答案
解:设A车的速度为vA,B车加速行驶时间为t,两车在t0时相遇。则有
①
②
式中,t0 =12s,sA、sB分别为A、B两车相遇前行驶的路程。依题意有
③
式中s=84 m。由①②③式得 ④
代入题给数据vA=20m/s,vB=4m/s,a =2m/s2有 ⑤
解得t1=6 s,t2=18 s ⑥
t2=18s不合题意,舍去
因此,B车加速行驶的时间为6 s
一辆客车在某高速公路上行驶,在经过某直线路段时,司机驾车做匀速直线运动。司机发现其正要通过正前方高山悬崖下的隧道,于是鸣笛,5s后听到回声;听到回声后又行驶10s司机第二次鸣笛,3s后听到回声。请根据以上数据帮助司机计算一下客车的速度,看客车是否超速行驶,以便提醒司机安全行驶。已知此高速公路的最高限速为110km/h(如图所示),声音在空中的传播速度为340m/s。
正确答案
解:设客车行驶速度为v1,声速为v2,客车第一次鸣笛时客车离悬崖的距离为L。由题意可知:
在第一次鸣笛到听到回声的过程中,应有2L-v1×5=v2×5
当客车第二次鸣笛时,客车距离悬崖的距离为L′=L-v1×15
同理有2L′-v1×3=v2×3
即2(L-v1×15)-v1×3=v2×3
得v1==24.3m/s=87.5km/h,小于110km/h,故客车未超速
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