- 匀变速直线运动的速度公式
- 共881题
足够长的倾角θ=53°的斜面固定在水平地面上,一物体以v0=6.4m/s的初速度,从斜面底端向上滑行,该物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.8,如图所示.(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2)
(1)求物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间;
(2)求返回斜面底端时的速度;
(3)若仅将斜面倾角θ变为37°,其他条件不变,试求物体在开始第1s内的位移大小.(结果保留2位有效数字)
正确答案
(1)物体上滑过程,根据动能定理得
-(mgxsinθ+μmgcosθ)x=0-mv02 ①
根据牛顿第二定律得,
物体上滑过程的加速度大小为a1==g(sinθ+μcosθ)=10×(0.8+0.8×0.6)m/s2=12.8m/s2 ②
物体下滑过程的加速度大小为a2==g(sinθ-μcosθ)=10×(0.8-0.8×0.6)m/s2=3.2m/s2 ③
由公式x=at2得:
物体上滑所用时间为 t1= ④
物体下滑时间为t2= ⑤
物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间 t=t1+t2 ⑥
①→⑥联立得:t=1.5s
(2)物体下滑过程,根据动能定理得
(mgxsinθ-μmgcosθ)x=mv 2 ⑦
①⑦联立得:v=3.2m/s
(3)当θ=37°时由牛顿第二定律得:
物体上滑过程的加速度大小为a1′==g(sinθ+μcosθ)=10×(0.6+0.8×0.8)m/s2=12.4m/s2
上滑时间:t1′==
s=
s<1s
又因为tanθ=0.75<0.8 所以物体滑到最顶端后不再下滑,保持静止.
得物体在开始第1s内的位移大小:x′==
m=1.7m
答:(1)求物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间为1.5s;
(2)求返回斜面底端时的速度3.2m/s;
(3)物体在开始第1s内的位移大小为1.7m.
甲车以10m/s的速度在平直的公路上匀速行驶,乙车以4m/s的速度与甲车平行同向做匀速直线运动,甲车经过乙车旁边开始以0.5m/s2的加速度刹车,从甲车刹车开始计时,求:
(1)乙车在追上甲车前,两车相距的最大距离;
(2)乙车追上甲车所用的时间.
正确答案
(1)在乙车追上甲车之前,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=12s
此时甲车的位移为:x1=v2t1+at12=10×12-
×0.5×122m=84m
乙车的位移为:x2=v1t1=4×12m=48m
所以两车间的最大距离为:
△x=x2-x1=84-48m=36m
(2)设甲车停止的时间为t2,则有t2==
s=20s,
甲车在这段时间内发生的位移为:x==
m=100m
乙车发生的位移为x′=v′t2=4×20m=80m
则 乙车追上甲车所用的时间t3=t2+s=25s
答:
(1)乙车在追上甲车前,两车相距的最大距离36m;
(2)乙车追上甲车所用的时间25s.
一列火车以2m/s的初速度、0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,则:
(1)火车在第3s末的速度是多少?
(2)在前4s的平均速度是多少?
(3)在5s内的位移是多少?.
正确答案
由题意知,火车做初速度v0=2m/s,加速度a=0.5m/s2匀加速直线运动
根据速度时间关系v=v0+at,火车第3s末的速度v=2+0.5×3m/s=3.5m/s
前4s的平均速度=
=
=3m/s
根据位移时间关系x=v0t+at2=2×5+
×0.5×25=16.25m
答:(1)火车在第3s末的速度是3.5m/s
(2)在前4s的平均速度是3m/s;
(3)在5s内的位移是16.25m
一宇宙空间探测器从某一星球表面竖直升空,宇宙探测器升到空中某一高度,发动机关闭,其速度随时间的变化关系如图所示.
(1)升空后8秒末,24秒末,32秒末探测器的速度分别是多少?
(2)探测器哪一时刻关闭发动机?哪一时刻达到最大高度?哪一时刻开始下降?
(3)探测器所能达到的最大高度是多少?
(4)求探测器加速上升的过程中加速度?求下降过程的加速度?
正确答案
(1)升空后,8s末探测器的速度为v1=64m/s,24s末速度为v2=0,32s末速度为v3=-32m/s.
(2)探测器在t=8s末关闭发动机,在t=24s末到达最大高度,t=24s开始下降.
(3)由速度图象的“面积”大小等于位移,则得探测器所能达到的最大高度为
H=×64×24m=768m
(4)在0-24s时间内探测器上升,则上升过程的加速度为
a1==
m/s2=8m/s2
在24s后探测器开始下降,则下降过程的加速度为
a2==
m/s2=-4m/s2
答:(1)升空后8秒末,24秒末,32秒末探测器的速度分别是64m/s,0和-32m/s.
(2)探测器8s末时刻关闭发动机,24s末时刻达到最大高度,24s末时刻开始下降.
(3)探测器所能达到的最大高度是768m.
(4)探测器加速上升的过程中加速度是8m/s2,下降过程的加速度是-4m/s2.
某人离公共汽车尾部20m,以速度v向汽车匀速跑过去,与此同时,汽车以1m/s2的加速度从静止启动,作匀加速直线运动.试问,此人的速度v分别为下列数值时,能否追上汽车?如果能,要用多长时间?如果不能,则他与汽车之间的最小距离是多少?
(1)v=6m/s;
(2)v=7m/s.
正确答案
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