- 匀变速直线运动的位移与速度的关系
- 共395题
跳伞运动员做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距离地面 125m时打开降落伞,伞张开后运动员就以14.3m/s2的加速度做匀减速运动,到达地面时速度为5m/s,g=10m/s2.问:
(1)降落伞打开时运动员下落的速度为多少?
(2)运动员离开飞机时距地面的高度为多少?
正确答案
(1)运动员打开降落伞时速度设为v0,由位移速度关系式:
-2ah=v2-v02
得:v0==60m/s
(2)运动员自由下落高度设为h0,则由:
2gh0=v02
得:h0==180m
运动员离开飞机时距地面的高度:
H=h0+h=305m
答:(1)运动员打开降落伞时的速度为60m/s;
(2)运动员离开飞机时距地面的高度为305m.
甲车在前以15m/s的速度匀速行驶,乙车在后以9m/s的速度行驶.当两车相距32m时,甲车开始刹车,加速度大小为1m/s2.问
(1)两车间相遇前的最大距离
(2)经多少时间乙车可追上甲车?
正确答案
(1)两车距离最大时乙车的速度与甲车的速度相等,设此时甲车的速度为:v甲,即:
v甲=v乙
因为甲车做匀变速运动,则:
v甲=v甲0+at1
得:t1==
s=6s
乙车前进的距离为:
x乙=v乙t1=9×6m=54m
甲车前进的距离为:
x甲=•t=
×6m=72m
所以两车的最大距离为:
△xm=L+x甲-x乙=32+72-54=50m
得:△xm=50m
(2)设经过时间t追上.依题意:
v甲t-at2+L=v乙t
15t-+32=9t
得t=16s和t=-4s(舍去)
甲车刹车的时间:t ′==15s
显然,甲车停止后乙再追上甲.
甲车刹车的位移:
x甲==
m=112.5m
乙车的总位移:
x乙=x甲+32=144.5m
t==
s=16.06s
答:(1)两车间相遇前的最大距离为50m.
(2)经16.06s乙车追上甲车.
一木箱放在平板车的中部,距平板车的后端、驾驶室后端均为L=1.5m,如图所示处于静止状态,木箱与平板车之间的动摩擦因数为μ=0.5,现使汽车以a1=6m/s2的加速度匀加速启动,速度达到v=6m/s后接着做匀速直线运动,运动一段时间后匀加速刹车求:
(1)当木箱与平板车的速度都达到v=6m/s时,木箱在平板车上的位置;
(2)刹车时为保证木箱不会撞到驾驶室,刹车时时间t'至少应为多少?(g=10m/s2)
正确答案
(1)设加速运动时木箱的最大加速度为am,
则有 μmg=mam
解得 am=μg=5m/s2
由v=at1得,t1==
s=1s,即经过t1=1s时车的速度达到6m/s,而此时木箱的速度为v2=amt1=5m/s
木箱还需要加速t2==
s=0.2s才能与车一起匀速运动,这一过程车总共前进 s1=
a
+vt2=4.2m
木箱前进 s2=am(t1+t2)2=3.6m
则木箱相对车后退△s=s1-s2=0.6m.故木箱离车后端0.9m.
(2)刹车时木箱离驾驶室s=2.1m,设木箱至少要前进s3距离才能停下,则
s3==3.6m
汽车刹车时间为t′,则s3-t′=s
解得,t′=0.5s
答:
(1)当木箱与平板车的速度都达到v=6m/s时,木箱在平板车上离后端0.9m处;
(2)刹车时为保证木箱不会撞到驾驶室,刹车时时间t'至少应为0.5s.
消防队员为缩短下楼的时间,往往抱着竖直的杆直接滑下.假设一名质量为60kg、训练有素的消防队员从七楼(即离地面18m的高度)抱着竖直的杆以最短的时间滑下.已知杆的质量为200kg,消防队员着地的速度不能大于6m/s,手和腿对杆的最大压力为1 800N,手和腿与杆之间的动摩擦因数为0.5,设当地的重力加速度g=10m/s2.假设杆是固定在地面上的,杆在水平方向不移动.试求:
(1)消防队员下滑过程中的最大速度;
(2)消防队员下滑过程中杆对地面的最大压力;
(3)消防队员下滑的最短的时间.
正确答案
(1)消防队员开始阶段自由下落的末速度即为下滑过程的最大速度vm,
有2gh1=vm2.
消防队员受到的滑动摩擦力
Ff=μFN=0.5×1 800 N=900 N.
减速阶段的加速度大小:
a2==5 m/s2
减速过程的位移为h2,由vm2-v′2=2a2h2 v′=6m/s
又h=h1+h2
以上各式联立可得:vm=12 m/s.
答:消防队员下滑过程中的最大速度为12m/s.
(2)以杆为研究对象得:
FN=Mg+Ff=2 900 N.
根据牛顿第三定律得,杆对地面的最大压力为2 900 N.
答:杆对地面的最大压力为2 900 N.
(3)最短时间为
tmin=+
=2.4 s.
答:消防队员下滑的最短的时间为2.4s.
如图甲所示,小球A从水平地面上P点的正上方h=1.8m处自由释放,与此同时,在P点左侧水平地面上的物体B在水平拉力的作用下从静止开始向右运动,B运动的v-t图象如图乙所示,已知B物体的质量为2kg,且AB两物体均可看做质点,不考虑A球的反弹,g取10m/s2.求:
(1)小球A下落至地面所需的时间t;
(2)要使AB两物体能够同时到达P点,求物体B的初始位置与P点的距离S;
(3)若作用在物体B上的水平拉力F=20N,求物体与地面之间的动摩擦因数μ.
正确答案
(1)由题意可知,h=gt2
解得:t=0.6s
(2)由图可知,物体做匀加速运动,a==
=8m/s2
由S=at2可得:
S=1.44m
(3)由F-μmg=ma可得:
μ=0.2.
答:(1)小球A下落至地面所需的时间t为0.6s;
(2)物体B的初始位置与P点的距离S为1.44m;
(3)物体与地面之间的动摩擦因数μ为0.2.
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