题号 得分 一 二 三 四 五 总分 一、单选题(本大题共8小题,共24.0分)
1. 北京已成功申办2022年冬奥会。如图所示为部分冬奥会项目。下列关于这些冬奥
会项目的研究中,可以将运动员看作质点的是( )
A.
研究速度滑冰运动员滑冰的快慢
B.
研究自由滑雪运动员的空中姿态
C.
研究单板滑雪运动员的空中转体
D.
研究花样滑冰运动员的花样动作
2. 如图所示,一辆运送沙子的自卸卡车装满沙子,沙粒之
间的动摩擦因数为µ1,沙子与车厢底板的动摩擦因数为µ2(µ2>µ1),车厢的倾角用θ表示,下列说法正确的是( )
A. 要顺利地卸干净全部沙子,应满足tanθ<µ2 B. 要顺利地卸干净全部沙子,应满足sinθ>µ2
C. 只卸去部分沙子,车上还留有一部分沙子,应满足µ2>tanθ>µ1 D. 只卸去部分沙子,车上还留有一部分沙子,应满足tanθ>µ2>µ1 3. 如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m和
3m的三个木块,其中质量为2m和3m的木块间用一
不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为T.现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块,使三个木块以同一加速度运动,则以下说法正确的是( )
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A. 质量为2m的木块受到四个力的作用 B. 当F逐渐增大到T时,轻绳刚好被拉断
C. 当F逐渐增大到1.5T时,轻绳还不会被拉断
D. 轻绳刚要被拉断时,质量为m和2m的木块间的摩擦力为
4. 如图所示,A,B两小球分别连在弹簧两端,B端用细线固定在倾角为30°的光滑斜
面上.A,B两小球的质量分别为mA、mB,重力加速度为g,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A、B两球的加速度分别为()
A. 都等于 C.
和0
B. 和0 D. 0和
5. 如图,A、B分别为固定的定滑轮,一根不可伸长的细绳
跨过定滑轮,用一外力使细绳上端以v=3m/s向右匀速运动,下端连接的小物块沿水平地面向左运动,当角度β=θ=530时,小物块的速度大小为(已知:sin53°=0.8,cos53°=0.6)( )
A. 3m/s B. 4m/s C. 5m/s D. 1.8m/s 6. 某电视台举办了一期群众娱乐节目,其中有一个环节是让群众演员站在一个旋转较
快的大平台边缘上,向大平台圆心处的球筐内投篮球。如果群众演员相对平台静止,则下面各俯视图中哪幅图中的篮球可能被投入球筐(图中箭头指向表示投篮方向)( )
A.
B.
C.
D.
7. 我国古代神话中传说:地上的“凡人”过一年,天上的“神仙”过一天.如果把看
到一次日出就当作“一天”,在距离地球表面约300km高度环绕地球飞行的航天员24h内在太空中度过的“天”数约为(已知地球半径R=6400km,地球表面处重力加速度g=10m/s2)( )
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A. 1 B. 8 C. l6 D. 24
8. 把A、B两相同小球在离地面同一高度处以相同大小的初速度v0
分别沿水平方向和竖直方向抛出,不计空气阻力,如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 两小球落地时速度相同
B. 两小球落地时,重力的瞬时功率相同
C. 从开始运动至落地,重力对两小球做的功不同
D. 从开始运动至落地,重力对两小球做功的平均功率PA>PB 二、多选题(本大题共4小题,共16.0分) 9. 如图所示,一倾斜木板上放一物体,当板的倾角θ从0°
逐渐缓慢地增大时,物体始终与木板保持相对静止,
在这一过程中,物体所受的( )
A. 板的支持力逐渐变大 B. 板的摩擦力逐渐变大 C. 板的作用力变大 D. 合力保持不变
10. 如图所示,我国自主研发的北斗卫星导航系统由35颗卫星组成,包括分布于a类
型轨道的5颗同步轨道卫星、分布于b类型轨道的3颗倾斜轨道卫星(与同步卫星轨道半径相同,轨道倾角55°)和分布于c类型轨道的27颗中轨道卫星,中轨道卫星在3个互成120°的轨道面上做圆周运动,预计2020年全部建成。下列说法正确的是( )
A. a类型轨道上的卫星运行速率等于b类型卫星的速率 B. a类型轨道上的卫星相对于地面静止且处于平衡状态 C. b类型轨道上的卫星也与地球保持相对静止 D. 三类卫星相比,c类卫星的向心加速度最大
11. 如图所示,光滑半球的半径为R,球心为O,固定在水平
面上,其上方有一个光滑曲面轨道AB,高度为.轨道底端水平并与半球顶端相切,质量为m的小球由A点静止滑下,最后落在水平面上的C点。重力加速度为g,则( ) A. 小球将沿半球表面做一段圆周运动后抛至C点 B. 小球将从B点开始做平抛运动到达C点 C. OC之间的距离为2R
D. 小球运动到C点时的速率为
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12. 放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用,在0~6s内其速度与时间的图象
和该拉力的功率与时间的图象分别如图所示.下列说法正确的是( )
A. 0~6s内物体的位移大小为30m B. 0~6s内拉力做的功为70J
C. 合外力在0~6s内做的功与0~2s内做的功相等 D. 滑动摩擦力的大小为5N
三、填空题(本大题共1小题,共6.0分) 13. 在探究匀变速直线运动规律的实验中:
(1)已知打点计时器打点的时间间隔为0.02s,某同学按打点先后顺序每隔4个点取1个计数点,得到了O、A、B、C、D等几个计数点,如图所示,用刻度尺量得OA=1.50cm、AB=1.90cm、BC=2.30cm、CD=2.70cm,打C点时纸带的速度大小为______m/s,该运动的加速度大小为______m/s2.(本题保留两位小数)
(2)如果当时电网中交变电流的电压变成230V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比______。(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
四、实验题(本大题共1小题,共8.0分)
14. 某同学做“研究小球做平抛运动”的实验如图所示
(1)该实验中必须保证的条件和进行的实验操作是______; A.测定平抛小球的质量m B.保证斜槽光滑
C.保证斜槽末端水平
D.测定斜槽顶端到桌面的高度h
(2)如图所示是该同学采用频闪照相机拍摄到的小球做平抛运动的照片,图中背景方格的边长为L=5cm,A、B、C是拍下小球的三个位置,如果重力加速度取g=10m/s2,那么:
①照相机拍摄时每______s曝光一次;
②小球做平抛运动的初速度的大小为______m/s;
③上图照片中三个位置中的A点______(选填:是或不是)小球做平抛运动的抛出位置。
五、计算题(本大题共4小题,共46.0分)
15. 滑板运动是一项非常刺激的水上运动.研究表明,在进行滑板运动时,水对滑板的
作用力FN垂直于板面,大小为kv2,其中v为滑板速率(水可视为静止).某次运
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动中,在水平牵引力作用下,当滑板和水面的夹角θ=37°时(如图),滑板做匀速直线运动,相应的k=54kg/m,人和滑板的总质量为108kg,试求(重力加速度g取10m/s2,sin37°取,忽略空气阻力): (1)水平牵引力的大小; (2)滑板的速率.
16. 水平地面上有质量分别为m和4m的物A和B,两者与地面的动摩擦因数均为μ.细
绳的一端固定,另一端跨过轻质动滑轮与A相连,动滑轮与B相连,如图所示.初始时,绳处于水平拉直状态.若物块A在水平向右的恒力F作用下向右移动了距离s,重力加速度大小为g.求
(1)物块B克服摩擦力所做的功; (2)物块A、B的加速度大小.
2019年6月交通运输部开始部署17. 为了进一步提高高速收费的效率,减少停车时间,
ETC的进一步推广和安装。ETC是高速公路上不停车电子收费系统的简称。如图,汽车以10m/s的速度行驶,如果过人工收费通道,需要在收费站中心线处减速至0,经过30s缴费后,再加速至10m/s行驶;如果过ETC通道,需要在中心线前方10m处减速至5m/s,匀速到达中心线后,再加速至10m/s行驶。设汽车加速和减速的加速度大小均为1m/s2.求:
(1)汽车过人工收费通道,从收费前减速开始,到收费后加速结束,所需的时间
和通过的总路程;
(2)如果过ETC通道,汽车通过第(1)问路程所需要的时间。
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18. 如图所示,摩托车做腾跃特技表演,沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台,接着以4m/s
水平速度离开平台,落至地面时,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑。A、B为圆弧两端点,其连线水平。已知圆弧半径为2m,人和车的总质量为200kg,特技表演的全过程中,空气阻力不计。(计算中取g=10m/s2.求:
(1)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离s。 (2)从平台飞出到达A点时速度大小及圆弧对应圆心角θ。
(3)若已知人和车运动到圆弧轨道最低点O速度为6m/s,求此时人和车对轨道的压力。
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答案和解析
1.【答案】A
【解析】解:A、研究速度滑冰运动员滑冰的快慢时,人的形状对研究的过程来说可以忽略不计,所以能看成质点,故A正确。
B、研究自由滑雪运动员的空中姿态时,人的形状不能忽略,不可以将运动员看作质点。故B错误。
C、研究单板滑雪运动员的空中转体时,要研究运动员的动作,不可以将运动员看作质点,故C错误。
D、研究花样滑冰运动员的花样动作时,要观看运动员的动作,不可以将运动员看作质点,故D错误。 故选:A。
当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时,我们就可以把它看成质点,根据把物体看成质点的条件来判断即可。
考查学生对质点这个概念的理解,关键是知道物体能看成质点时的条件,看物体的大小体积对所研究的问题是否产生影响,物体的大小体积能否忽略。 2.【答案】C
A、【解析】解:要顺利地卸干净全部沙子,对全部沙子整体分析,有Mgsinθ>μ2Mgcosθ,
解得μ2<tanθ.故AB错误。
C、只卸去部分沙子,车上还留有一部分,对上部分沙子分析mgsinθ>μ1mgcosθ,解得μ1<tanθ.对留下的部分沙子分析,m′gsinθ<μ2m′gcosθ,解得μ2>tanθ.故C正确,D错误。 故选:C。
要顺利地卸干净全部沙子,对全部沙子整体分析,运用牛顿第二定律求出倾角θ的范围;只卸去部分沙子,车上还留有一部分,只要对部分沙子分析,运用牛顿第二定律求出倾角θ的范围
解决本题的关键是选择好研究对象,正确地进行受力分析,运用牛顿第二定律进行求解. 3.【答案】C
【解析】解:质量为2m的木块受到重力、质量为m的木块的压力、m对其作用的向后的摩擦力,轻绳的拉力、地面的支持力五个力的作用,故A错误;
对整体,由牛顿第二定律可知,a=;隔离后面的叠加体,由牛顿第二定律可知,轻绳中拉力为F′=3ma=.由此可知,当F逐渐增大到2T时,轻绳中拉力等于T,轻绳才刚好被拉断,选项B错误;C正确;
轻绳刚要被拉断时,物块加速度a′=,质量为m和2m的木块间的摩擦力为f=ma′=,故D错误。 故选:C。
采用隔离法分析2m可得出其受力的个数;再对整体分析可得出整体的加速度与力的关系;再以后面两个物体为研究对象可得出拉力与加速度的关系,则可分析得出F与T
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的关系.
本题重点在于研究对象的选择,以及正确的受力分析,再由整体法与隔离法分析拉力之间的关系. 4.【答案】D
【解析】【分析】
当两球处于静止时,根据共点力平衡求出弹簧的弹力,剪断细线的瞬间,弹簧的弹力不变,根据牛顿第二定律分别求出A、B的加速度大小。
本题考查牛顿第二定律的瞬时问题,抓住剪断细线的瞬间,弹簧的弹力不变,结合牛顿第二定律进行求解。 【解答】
对A球分析,开始处于静止,则弹簧的弹力F=mAgsin30°,剪断细线的瞬间,弹簧的弹力不变,对A,所受的合力为零,则A的加速度为0,对B,根据牛顿第二定律得,
=
故选D。
g。故D正确,ABC错误。
5.【答案】C
【解析】解:小物块参与两个分运动,沿绳子收缩方向和垂直绳子方向(绕滑轮转动)的两个分运动,
将小物块合速度分解,如图:
小物块沿绳子收缩方向的分速度等于细绳向右运动的速度,即为v=3m/s; 则有:v=vBcosβ; 解得:vB=
=5m/s,故C正确,ABD错误;
故选:C。
小物块参与两个分运动,沿绳子方向和垂直绳子方向的两个分运动,结合绳子的速度,及三角知识,即可求解。
关键要找出合运动和分运动,然后正交分解,求出分速度,同时掌握矢量的合成与分解法则的内容。 6.【答案】C
【解析】解:当沿圆周切线方向的速度和出手速度的合速度沿篮筐方向,球就会被投入篮筐。故C正确,A、B、D错误。 故选:C。
球参与了沿圆周切线方向运动和出手方向的运动,根据平行四边形定则确定合速度的方向,从而确定篮球能否被投入球框。
解决本题的关键知道球参与了两个方向的运动,通过平行四边形定则进行判断,注意圆周运动某点的切线方向即为线速度的方向。
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7.【答案】C
【解析】解:由重力等于万有引力:“天数”n==16,故C正确,ABD错误.
故选:C
近地轨道的轨道半径因离地面高度相对半径而言较小故可认为是地球的半径.由重力等于万有引力求出周期,进而求得“天”数.
考查天体的运动规律,明确万有引力等于向心力从而求得运动周期. 8.【答案】D
,得:T=
≈84分钟≈1.5小时,则
【解析】解:AC、根据动能定理得,mgh=mv2-,重力做功相同,初动能相同,则
末动能相同,可知落地的速度大小相等,但是方向不同,故AC错误;
B.根据P=mgvcosα知,落地的速度大小相等,但是A落地时速度方向与重力之间有夹角,可知两球落地时的重力功率不同,故B错误;
D.从开始抛出到落地,重力做功相同,但是竖直上抛运动的时间大于平抛运动的时间,根据P=
知,重力做功的平均功率不同,且PA>PB,故D正确;
故选:D。
判断运动过程的重力做的功的关系,根据动能定理判断落地时的速度大小,根据P=Fv分析重力的瞬时功率,求出运动时间的大小关系,根据平均功率的公式分析解答。 解决该题需熟记做功、平均功率、瞬时功率的计算公式,能正确分析运动时间。 9.【答案】BD
【解析】解:AB、设物体的重力为G,由平衡条件得:物体所受的支持力N=Gcosθ,摩擦力为f=Gsinθ,当θ增大时,cosθ减小,sinθ增大,所以N减小,f增大,故A错误,B正确;
CD、由于物体始终保持静止状态,所以由平衡条件可知,物体所受的合外力恒为零,则板的作用力(支持力与摩擦力的合力)与物体的重力大小始终相等,方向相反,故C错误、D正确。 故选:BD。
物体始终保持静止状态,分析物体的受力情况,根据平衡条件得出支持力和摩擦力与板的倾角θ关系式,再由数学知识分析各力的变化。
本题是简单的动态平衡问题,运用函数法分析各力的变化,也可以通过作图法分析。 10.【答案】AD
【解析】解:A、由题可知,a、b两类卫星的轨道半径相同,根据
=m可得v=
,
则两类卫星运行的速率也相等,故A正确;
B、卫星做匀速圆周运动,加速度不为零,万有引力提供向心加速度,不是平衡状态,故B错误;
C、b类型轨道的3颗倾斜轨道卫星与同步卫星轨道半径相同,周期相同,但b类型卫星不能与地球保持相对静止,只有同步轨道卫星才能与地球保持相对静止,故C错误; D、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,由地球的万有引力提供向心力,则有:
=ma,
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解得:a=,由题知中轨道卫星的轨道半径小于同步卫星,半径小的向心加速度大,故
D正确。 故选:AD。
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列式求出线速度和向心加速度的表达式,进而分析线速度和加速度的大小; 卫星做匀速圆周运动,合力不为零;
只有同步轨道卫星才能与地球保持相对静止。
本题考查人造卫星的知识;对于同步卫星,要抓住五个“一定”:轨道一定,角速度一定,高度一定,速率一定,周期一定,能够根据万有引力提供向心力分析问题。 11.【答案】BD
AB、mgR=mV2,V=【解析】解:从A到B的过程中,根据机械能守恒可得:解得:在B点,当重力恰好作为向心力时,由mg=m,解得:VB=
,
,
所以当小球到达B点时,重力恰好作为向心力,所以小球将从B点开始做平抛运动到达
C,所以A错误,B正确。 C、根据平抛运动的规律, 水平方向上:x=VBt 竖直方向上:R=gt2 解得:x=
R,所以C错误。
=
D、对整个过程机械能守恒,mg
解得:vc=,故D正确; 故选:BD。
从A到B的过程中,根据机械能守恒可以求得到达B点时的速度,根据圆周运动的向心力公式可以判断离开B点后的运动情况。
本题的关键地方是判断小球在离开B点后的运动情况,根据小球在B点时速度的大小,小球的重力恰好作为圆周运动的向心力,所以离开B后将做平抛运动。
12.【答案】ABC
【解析】解:A、0~6s内物体的位移大小x= B、在0~2s内,物体的加速度a=
=30m。故A正确。
=3m/s2,由图,当P=30W时,v=6m/s,得到牵引
6J=30J.2~6s力F==5N.在0~2s内物体的位移为x1=6m,则拉力做功为W1=Fx1=5×
4J=40J.所以0~6s内拉力做的功为W=W1+W2=70J.故B正内拉力做的功W2=Pt=10×
确。
C、在2~6s内,物体做匀速运动,合力做零,则合外力在0~6s内做的功与0~2s内做的功相等。故C正确。
D、v=6m/s,P=10W,在2~6s内,物体做匀速运动,摩擦力f=F,得到f=F==D错误。 故选:ABC。
速度图象的“面积”表示位移.0~2s内物体做匀加速运动,由速度图象的斜率求出加
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.故
速度,2~6s内物体做匀速运动,拉力等于摩擦力,由P=Fv求出摩擦力,再由图读出P=30W时,v=6m/s,由F=求出0~2s内的拉力,由W=Fx求出0~2s内的拉力做的功,由W=Pt求出2~6s内拉力做的功.
本题解题关键是理解图象的物理意义.求功的方法通常有三种:一是W=Flcosθ,F应是恒力;二是W=Pt,当P恒定时;三是动能定理,特别是在计算变力做功的时候. 13.【答案】0.25 0.40 不变
【解析】解:(1)计时器打点的时间间隔为0.02s,每隔4个点取1个计数点,则计数点的时间间隔T=0.1s;
利用匀变速直线运动的推论有:vC=根据a=
=
m/s2=0.40m/s2
=
×10-2m /s=0.25m/s,
(2)电网电压变化,并不改变打点的周期,故加速度的测量值与实际值相比不变。
故答案为:(1)0.25;0.40;(2)不变。
(1)利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度; (2)根据加速度的求解公式,结合电压的变化,不影响电流周期,从而分析误差即可。 解决该题的关键是明确实验的实验原理和实验注意事项,注意瞬时速度和加速度的求解公式,会根据求解公式进行误差分析。 14.【答案】C 0.1 1.5 不是
【解析】解:(1)ABC、研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出,只有水平飞出时小球才做平抛运动,对于小球的质量,及斜槽是否光滑均无关,故AB错误,C正确;
D、小球平抛的初速度是通过平抛运动规律求解得,并不是通过减小的重力势能转化为增加动能求得,因此不需要测定斜槽顶端到桌面的高度h,故D错误; 故选:C。
(2)①在竖直方向上有:△h=5L-3L=gT2, 解得:T=
=
s=0.1s
②水平方向:3L=v0t, 故v0=
代入数据解得:v0=
m /s=1.5 m/s。
10×0.12m=0.05m=5cm<hAB,故A点③若A点是抛出点,则AB间的竖直距离h=gT2=×
不是平抛运动的开始的位置;
故答案为:(1)C;(2)①0.1;②1.5;③不是。
(1)在实验中让小球在固定斜槽滚下后,做平抛运动,记录下平抛后运动轨迹。然后在运动轨迹上标出特殊点,对此进行处理,由于是同一个轨迹,因此要求抛出的小球初速度是相同的,所以在实验时必须确保抛出速度方向是水平的,同时固定的斜槽要在竖直面;
(2)①平抛运动水平方向匀速直线运动,竖直方向自由落体运动;解答本题的突破口是利用在竖直方向上连续相等时间内的位移差等于常数解出闪光周期;
②平抛运动竖直方向是自由落体运动,对于竖直方向根据△y=gT2求出时间单位T.对于
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水平方向由公式v0=求出初速度;
③根据若初速度为零时,依据竖直距离公式h=gT2,即可判定A点是否是抛出点。 在实验中如何实现让小球做平抛运动是关键,因此实验中关键是斜槽末端槽口的切线保持水平及固定后的斜槽要竖直。对于平抛运动问题,一定明确其水平和竖直方向运动特点,尤其是在竖直方向熟练应用匀变速直线运动的规律和推论解题。 15.【答案】解:(1)以滑板和运动员为研究对象,其受力如图所示
由共点力平衡条件可得 FNcosθ=mg ① FNsinθ=F ②
由①、②联立,得 F=810N
即水平牵引力的大小810N. (2)由①式 FN=
根据题意 FN=kv2得 v=
=5m/s
即滑板的速率为5m/s
答:(1)水平牵引力的大小为810N; (2)滑板的速率为5m/s.
【解析】(1)对滑板和人整体受力分析,然后运用共点力平衡条件列式求解;
(2)根据平衡条件求出支持力后,根据题中的支持力和速度关系公式求解滑板的速率; 本题关键是对物体受力分析,运用共点力平衡条件求出各个力后,再根据题意求解速度,此题属于中档题. 16.【答案】解:
(1)物块A移动了距离s,则物块B移动的距离为 s1=①
物块B受到的摩擦力大小为 f=4μmg②
物块B克服摩擦力所做的功为 W=fs1=4μmg×s=2μmgs ③
(2)设物块A、B的加速度大小分别为aA、aB,绳中的张力为T。由牛顿第二定律得 F-μmg-T=maA④ 2T-4μmg=4maB⑤
由A和B的位移关系得 aA=2aB⑥
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联立④⑤⑥式得 aA=aB=
⑦ ⑧
答:(1)物块B克服摩擦力所做的功为2μmgs; (2)物块A、B的加速度大小分别为
和
.
【解析】(1)根据几何关系确定B的位移;再根据滑动摩擦力公式可明确摩擦力的大小,根据功的公式即可求得克服摩擦力所做的功;
(2)分别对AB受力分析,根据牛顿第二定律进行列式,联立可求得两物体的加速度. 本题考查牛顿第二定律以及功的计算,要注意明确研究对象的选取,正确受力分析,再根据牛顿第二定律列式求解.
17.【答案】解:(1)过人工通道:减速时间:t=
减速位移;x=
=
m=50m
=s=10s,
加速时间:t′==s=10s 加速位移:x′==
m=50m
总时间:t总=t+t′+30s=10s+10s+30s=50s, 通过的总路程;s=x+x′=50m+50m=100m (2)减速时间为:t1=减速位移:x1=
=
=
s=5s
m=37.5m
匀速时间为:t2==s=2s, 减速的位移:x2=10m 加速时间:t3=加速位移:x3=
=
s=5s m=37.5m
总位移为:x1+x2+x3=37.5m+10m+37.5m=85m, 要完成s,要再匀速运动时间:t4=
s=1.5s
则总时间:t总′=t1+t2+t3+t4=5s+2s+5s+1.5s=13.5s
答:(1)汽车过人工收费通道,从收费前减速开始,到收费后加速结束,所需的时间为50s,通过的总路程为100m;
(2)如果过ETC通道,汽车通过第(1)问路程所需要的时间为13.5s。
【解析】(1)根据匀变速直线运动的速度位移公式求出加速和减速的位移,根据速度时间关系求解时间;
(2)根据匀变速直线运动的速度位移公式求出加速和减速的位移,以及匀速运动的位移大小求出总位移,确定出总时间。
解决本题的关键理清汽车在两种通道下的运动规律,结合匀变速直线运动的位移公式和
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时间公式进行求解,难度适中。
18.【答案】解:(1)从平台的最高点到A点,做平抛运动,则由位移规律有:
s=vt 代入可求得
0.4m/s=4m/s。 (2)摩托车落至A点时,其竖直方向的分速度vy=gt=10×
由于是从A点恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道,则由速度方向公式有:
所以θ=90°
由速度矢量的合成知道:
(3)在O点,根据牛顿第二定律有:
代入求得支持力FN=5600N
再根据牛顿第三定律,车以轨道的压力等于支持力FN=5600N 答(1)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离s是1.6m; (2)从平台飞出到达A点时速度大小为,圆弧对应圆心角θ为90°;
(3)若已知人和车运动到圆弧轨道最低点O速度为6m/s,则此时人和车对轨道的压力为5600N。
【解析】(1)根据高度求出平抛运动的时间,结合初速度和时间求出水平距离。 (2)根据速度时间公式求出A点的竖直分速度,结合平行四边形定则求出A点的速度。根据平行四边形定则求出落地速度方向与水平方向的夹角,结合几何关系求出圆弧对应的圆心角。
(3)根据牛顿第二定律求出轨道对人和车的支持力,从而得出人和车对轨道的压力大小。
本题考查了平抛运动和圆周运动的基本运用,知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律以及圆周运动向心力的来源是解决本题的关键。
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