12.(15分)放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图10所示.取重力加速度g=10 m/s2,试利用两图线求:
图 10
(1)物块在运动过程中受到滑动摩擦力的大小;
(2)物块在3 s-6 s内的加速度大小;
(3)物块与地面间的动摩擦因数.
解析:(1)由v-t图象可知,物块在6 s-9 s内做匀速运动,由F-t图象知,6 s-9 s的推力F3=4 N,
故Ff=F3=4 N.
(2)由v-t图象可知,3 s-6 s内做匀加速运动,
由a=得a=2 m/s2.
(3)在3 s-6 s内,由牛顿第二定律有:
F2-Ff=ma,且Ff=μFN=μmg
由以上各式求得:m=1 kg,μ=0.4.
答案:(1)4 N (2)2 m/s2 (3)0.4
11.(15分)甲、乙两运动员在训练交接棒的过程中发现:甲经短距离加速后能保持9 m/s的速度跑完全程;乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的.为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记.在某次练习中,甲在接力区前x0=13.5 m处作了标记, 并以v=9 m/s的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令.乙在接力区的前端听到口令时起跑,并恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒.已知接力区的长度L=20 m.求:
(1)此次练习中乙在接棒前的加速度a;
(2)在完成交接棒时乙离接力区末端的距离.
解析:设甲从离接力区13.5 m处到赶上乙所用时间为t,乙从开始起跑到被甲追上,跑的路程为x,甲、乙二人所用时间相等.
对甲:=t
对乙:x=at2,且v=at=9 m/s
由以上各式可解得:a=3 m/s2 t=3 s x=13.5 m
完成交接棒时,乙离接力区末端的距离为
L-x=20 m-13.5 m=6.5 m.
答案:(1)3 m/s2 (2)6.5 m
10.两辆游戏赛车a、b在两条平行的直车道上行驶.t=0时两车都在同一计时处,此时比赛开始.它们在四次比赛中的v-t图象如图9所示.其中哪些图对应的比赛中,有一辆赛车追上了另一辆 ( )
图9
解析:v-t图线与t轴所围图形的面积的数值表示位移的大小.A、C两图中在t=20 s时a、b两车的位移大小分别相等,故在20 s时b车追上a车;B图中b车一直领先,间距越来越大,D图中a车在前7.5 s一直落后,在7.5 s-12.5 s间尽管a车速度大于b车,但由于前7.5 s落后太多未能追上,12.5 s后va<vb,故a车不能追上b车.
答案:AC
9.小李讲了一个龟兔赛跑的故事,按照小李讲的故事情节,兔子和乌龟的位移图象如图8所示,由图可知 ( )
图 8
A.兔子和乌龟是同时同地出发
B.兔子和乌龟在比赛途中相遇过两次
C.乌龟做的是匀速直线运动,兔子是沿着折线跑的
D.乌龟先通过预定位移到达终点
解析:由题图可知,兔子和乌龟在同一地点,但不是同时出发,兔子自认为自己跑得快,肯定赢,所以比乌龟晚出发时间t1,故选项A错.图中乌龟和兔子的x-t图象两次相交,表示在比赛途中它们相遇两次:第一次是t2时刻兔子追上乌龟,第二次是t4时刻乌龟又追上了兔子,故选项B正确.乌龟一直做匀速直线运动,而兔子也在做直线运动,只是中间停了一段,结果是乌龟先通过预定的位移到达终点,乌龟赢了.综上所述,正确的选项为B、D.
答案:BD
8.小球从空中自由下落,与水平地面相碰后弹到空中某一高度,其速度随时间变化的关系如图7所示,取g=10 m/s2.则 ( )
A.小球下落的最大速度为5 m/s
B.小球第一次反弹的初速度的大小为3 m/s
C.小球能弹起的最大高度为0.45 m
D.小球能弹起的最大高度为1.25 m
解析:结合题给v-t图,可以确定是以竖直向下为正方向的.由题图知0-0.5 s过程为下落过程,最大速度为5 m/s,A正确;0.5 s-0.8 s过程为反弹过程,初速度大小为3 m/s,B正确;由v-t图线与坐标轴所围面积为位移可得反弹的最大高度为h=(0.8-0.5)×3 m=0.45 m,C正确,D错.
答案:ABC
7.某物体的位移图象如图6所示,则下列叙述正确的是( )
A.物体运动的轨迹是抛物线
B.物体运动的时间为8 s
C.物体运动所能达到的最大位移为80 m
D.在t=4 s时刻,物体的瞬时速度为零
解析:位移随时间的变化关系曲线并非为物体运动的轨迹.由图象可知,在0-4 s内物体沿正方向前进80 m,非匀速;4 s-8 s内物体沿与原来相反的方向运动至原点.在t=4 s时,图线上该点处切线的斜率为零,故此时速度为零.由以上分析知A错,B、C、D均正确.
答案:BCD
6.(2010·盐城模拟)如图5所示,x-t图象和v-t图象中,给出四条曲线1、2、3、4代表四个不同物体的运动情况,关于它们的物理意义,下列描述正确的是 ( )
图5
A.图线1表示物体做曲线运动
B.x-t图象中t1时刻物体1的速度大于物体2的速度
C.v-t图象中0至t3时间内物体4的平均速度大于物体3的平均速度
D.两图象中,t2、t4时刻分别表示物体2、4开始反向运动
解析:运动图象只能用来描述直线运动,A错;x-t图象中,t1时刻物体1的斜率大于物体2,故B对;v-t图象,0至t3时间内由速度--时间图象所围的面积可知4>3,C对;t2时刻物体2开始反向,t4时刻物体4的速度方向不变,加速度开始反向,D错.
答案:BC
5. (2010·连云港模拟)一物体在A、B两点的正中间由静止开
始运动(设不会超越A、B),其加速度随时间变化如图4所示,
设指向A的加速度方向为正方向,若从出发开始计时,
则物体的运动情况是 ( )
A.先向A运动,后向B,再向A,又向B,4 s末v=0物体在原处
B.先向A运动,后向B,再向A,又向B,4 s末v=0物体在偏向A的某点
C.先向A运动,后向B,再向A,又向B,4 s末v=0物体在偏向B的某点
D.一直向A运动,4 s末v=0物体在偏向A的某点
解析:各秒内加速度的大小均为1 m/s2,故各秒内均为匀变速直线运动,运动过程是先加速再减速,到0再加速后又减速到0,如此反复.
答案:D
4. (2008·宁夏高考)甲、乙两车在公路上沿同一方向做直线运动,它们的v-t图象如图3所示.两图象在t=t1时相交于P点,P在横轴上的投影为Q,△OPQ的面积为S.在t=0时刻,乙车在甲车前面,相距为d.已知此后两车相遇两次,且第一次相遇的时刻为t′,则下面四组t′和d的组合可能的是 ( )
A.t′=t1,d=S B.t′=t1,d=S
C.t′=t1,d=S D.t′=t1,d=S
解析:在t1时刻如果甲车没有追上乙车,以
后就不可能追上了,故t′<t1,A错;从图象
中甲、乙与坐标轴所围的面积即对应的位移看,甲在t1时间内运动的位移比乙的多S,当t′=0.5t1时,甲的面积比乙的面积多出S,即相距d=S,选项D正确.
答案:D
3.一列车队从同一地点先后开出n辆汽车在平直的公路上排成直线行驶,各车均由静止出发先做加速度为a的匀加速直线运动,达到同一速度v后改做匀速直线运动,欲使n辆车都匀速行驶时彼此距离均为x,则各辆车依次启动的时间间隔为(不计汽车的大小)
( )
A. B. C. D.
解析:取相邻两车考虑:以后一辆车开始运动时为计时起点,设经时间t0达到v做匀速运动,则前一辆车已经运动的时间为t0+Δt.
前、后两车的位移分别为:
x前=t0+vΔt
x后=t0
由x前-x后=x
t0+vΔt-t0=x
得Δt=.
答案:D
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