题目内容

【题目】AB两列火车在同一轨道上同向行驶,A在前,速度为vA10m/sB在后,速度为vB30m/s,因大雾能见度低,B车在距A500m时,才发现前方有A车,这时B车立即刹车,但要经过1800m距离后B车才能停下,问:

(1)A车若仍按原速前进,两车是否会相撞?请通过计算说明理由;

(2)B在刹车的同时发出信号,假设A车司机在收到信号后立即加速前进,则A车加速度至少为多大时,才能避免事故发生?(不计信号从A传到B的时间)

【答案】(1)两车会相撞;(2)0.15m/s2

【解析】

(1)B车立即刹车,做匀减速运动,设B车加速度,由公式:

解得:

B车达到A车的速度,由公式

则有

所需要的时间为

而在内,车行驶位移为

因为:

所以有B车已撞了A车;

(2)A车司机收到信号后以加速度加速前进,两车恰相遇不相撞应满足速度关系:

即为:

位移关系为:

即:

联立解得:

所以A车的加速度大于时才能避免事故。

练习册系列答案
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【题目】电影《流浪地球》讲述的是面对太阳快速老化膨胀的灾难,人类制定了“流浪地球”计划,这首先需要使自转角速度大小为ω的地球停止自转,再将地球推移出太阳系到达距离太阳最近的恒星(比邻星)。为了使地球停止自转,设想的方案就是在地球赤道上均匀地安装N台“喷气”发动机,如图所示(N较大,图中只画出了4个)。假设每台发动机均能沿赤道的切线方向提供大小恒为F的推力,该推力可阻碍地球的自转。已知描述地球转动的动力学方程与描述质点运动的牛顿第二定律方程F=ma具有相似性,为M=Iβ,其中M为外力的总力矩,即外力与对应力臂乘积的总和,其值为NFRI为地球相对地轴的转动惯量;β为单位时间内地球的角速度的改变量。将地球看成质量分布均匀的球体,下列说法中正确的是(  )

A.M=IβF=ma的类比中,与质量m对应的物理量是转动惯量I,其物理意义是反映改变地球绕地轴转动情况的难易程度

B.地球自转刹车过程中,赤道表面附近的重力加速度逐渐变小

C.地球停止自转后,赤道附近比两极点附近的重力加速度大

D.地球自转刹车过程中,两极点的重力加速度逐渐变大

E.这些行星发动机同时开始工作,使地球停止自转所需要的时间为

F.若发动机“喷气”方向与地球上该点的自转线速度方向相反,则地球赤道地面的人可能会“飘”起来

G.M=IβF=ma的类比中,力矩M对应的物理量是m,其物理意义是反映改变地球绕地轴转动情况的难易程度

H.β的单位应为rad/s

I.β-t图象中曲线与t轴围成的面积的绝对值等于角速度的变化量的大小

J.地球自转刹车过程中,赤道表面附近的重力加速度逐渐变大

K.若停止自转后,地球仍为均匀球体,则赤道处附近与极地附近的重力加速度大小没有差异

【题目】对于不同类型的物体和运动情况,测量速率的方法往往是不同的,当然测量速度的方法也受到历史的局限性和实验室提供的仪器的限制。

(1)历史上,由于测量条件的限制,伽利略无法用直接测量运动速度的方法来寻找自由落体的运动规律。因此他设想用斜面来“冲淡”重力,“放慢”运动,而且把速度的测量转化为对路程和时间的测量,并把自由落体运动看成为沿倾角为90°的斜面下滑运动的外推。假设一个时间单位为T,一个长度单位d,实验中记录了小球沿光滑斜面在不同时间内相对于起始点的距离,如下表所示,则分析表中数据可知,小球在t=3T时刻的瞬时速度等于多少?(用已知量Td表示即可)

时间

0

T

2T

3T

4T

5T

6T

距离

0

d

4d

9d

16d

25d

36d

(2)带电粒子的速度可以利用速度选择器进行测量。如下图所示,真空环境中平行放置的金属板间距为d,两板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,带电粒子以某一速度两金属板的左侧中间沿平行于金属板面的方向射入两板间,当板间电压为U时,带电粒子恰好沿直线(图中虚线)穿越两板,不计带电粒子的重力,求它的速度大小?

(3)由于中子不带电,因此中子的速度无法直接使用速度选择器进行测量,可以采用碰撞的方法进行间接测量。低速中子与静止的原子核发生相互作用,有一定概率会与原子核发生弹性正碰。假设一群低速中子的速度大小相同,甲、乙原子核质量分别为M1M2,这群中子中的两个中子分别与静止的甲、乙两原子核发生弹性正碰后,利用电偏转或磁偏转的方法测量得甲、乙原子核被碰后的速度大小分别为v1v2,求这群中子的速度大小?

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