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题型:简答题
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简答题

总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下,经过2s拉开绳索开启降落伞,如图所示是跳伞过程中的v-t图,试根据图象求:(g取10m/s2

(1)t=1s时运动员的加速度和所受阻力的大小。

(2)估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功。

(3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间。

正确答案

解:(1)从图中可以看出,在t=2s内运动员做匀加速运动,其加速度大小为a=8m/s2

设此过程中运动员受到的阻力大小为f,根据牛顿第二定律,有mg-f=ma,得f=160N

(2)从图中估算得出运动员在14s内下落了39.5×2×2m=158m

根据动能定理有,所以有≈1.25×105J

(3)14s后运动员做匀速运动的时间为s=57s

运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间t=t+t′=71s

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题型:简答题
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简答题

某跳伞运动训练研究所,让一名跳伞运动员从悬停在高空的直升飞机中跳下,跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落。研究人员利用运动员随身携带的仪器记录下了他的运动情况和受力情况。分析这些数据知道:该运动员打开伞的瞬间,高度为1000m,速度为20m/s。此后的过程中所受阻力f与速度v2成比,即f=kv2。数据还显示,下降到某一高度时,速度稳定为10m/s直到落地(一直竖直下落),人与设备的总质量为100kg,g取10m/s2

(1)试说明运动员从打开降落伞到落地的过程中运动情况如何?定性大致作出这段时间内的v-t图象。(以打开伞时为计时起点)

(2)求阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a各为多大?

(3)求从打开降落伞到落地的全过程中,空气对人和设备的作用力所做的总功?

正确答案

解:(1)运动员先作加速度越来越小的减速运动,后作匀速运动。v-t图象如图所示

(2)设人与设备的总质量为m,打开伞瞬间的加速度为a

由牛顿第二定律有

匀速下降阶段有

联立代入数据解得k=10kg/m,a=30m/s2

(3)由能的转化和守恒定律知,所求的功应等于系统损失的机械能

代入数据解得J

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题型:简答题
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简答题

在绝缘水平面上放置一质量为m=2.0×10-3 kg的带电滑块A,电量为q=1.0×10-7 C。在A的左边L=1.2 m处放置一个不带电的滑块B,质量为M=6.0×10-3 kg,滑块B距左边竖直绝缘墙壁s=0.6 m,如图所示,在水平面上方空间加一方向水平向左的匀强电场,电场强度为E=4.0×105 N/C,A由静止开始向左滑动并与B发生碰撞,设碰撞的过程极短,碰撞后两滑块结合在一起共同运动并与墙壁相碰撞,在与墙壁发生碰撞时没有机械能损失,两滑块始终没有分开,两滑块的体积大小可以忽略不计。已知A、B与地面的动摩擦因数均为μ=0.5。(取g=10 m/s2

(1)求A与B碰撞前的速度;

(2)计算滑块A从开始运动到最后静止所用的时间;

(3)试通过计算,在坐标图中作出滑块A从开始运动到最后静止的速度时间图象。

正确答案

解:(1)A从静止到与B碰撞前,由动能定理有:

解得:VA=6 m/s

(2)A从加速到碰撞前,由牛顿第二定律得:qEL-μmAg=mAaA

解得:aA=1.5 m/s2

即得:

A、B碰撞过程极短,由动量守恒定律得:mAVA=(mA+mB)v1

解得v1=1.5 m/s

碰后,由于qE=μ(mA+mB)g

故A、B一起向左做匀速直线运动,运动时间为:

然后A、B一起与墙碰撞,由于碰撞无机械能损失,故获得等大反向速度,反向运动过程中做匀减速运动,由牛顿第二定律可得:qE+μ(mA+mB)g=(mA+mB)a解得:a=10 m/s2

所以减速到0的时间:

之后由qE=μ(mA+mB)g受力平衡,保持静止,故从A由静止开始运动到最后静止经历的时间为:

t=t1+t2+t3=0.95 s

(3)A运动的速度一时间图象如图所示

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题型:填空题
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填空题

如图甲所示是运用DIS实验的位移传感器测定小车运动规律的实验装置图。

(1)固定在小车上的发射器不断地向接收器发出短暂的超声波脉冲和红外线脉冲,从而测量物体运动的一些物理量。超声波是一种__________(选填“机械波”或“电磁波”)。

(2)图乙是通过传感器、数据采集器,再经过计算机所绘制的小车运动的速度-时间图像。由该图像可以求出小车加速度的大小为a=________m/s2;小车的运动方向是________(选填“向左”或“向右”)运动。

正确答案

(1)机械波

(2)1.2;向右

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在水平地面MN上方空间存在一垂直纸面向里、磁感应强度B=1.0T的有界匀强磁场区域,上边界EF距离地面的高度H = 0.7m。正方形金属线框abcd的质量m = 0.1kg、边长L = 0.1m,总电阻R = 0.02Ω,开始时线框在磁场上方,ab边距离EF高度h = 0.2m,然后由静止开始自由下落,abcd始终在竖直平面内且ab保持水平。求线框从开始运动到ab边刚要落地的过程中:(g取10m/s2

(1)线框产生的焦耳热Q;

(2)通过线框截面的电量q;

(3)通过计算画出线框运动的v-t 图象。

正确答案

解:(1)当线圈ab边进入磁场时

E = BLv1 = 0.2V

安培力F = BLI = BL= 1N

线圈cd边进入磁场前F = G,线圈做匀速运动,由能量关系可知焦耳热Q = mgL= 0.1J

(2)ab切割磁感线产生的电动势为E = Blv1

电流是

通过a点电量

(3)由解(1)可知,线圈自由落下的时间

在磁场内匀速v = v1,时间

完全进入磁场后到落地运动时间为t3

图象如下:

       

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