18. (2009届江苏苏州中学月考)一同学家住在23层高楼的顶楼.他想研究一下电梯上升的运动过程.某天他乘电梯上楼时携带了一个质量为5kg的重物和一个量程足够大的台秤,他将重物放在台秤上.电梯从第1层开始启动,一直运动到第23层停止.在这个过程中,他记录了台秤在不同时段内的读数如下表所示.
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时间/s |
台秤示数/N |
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电梯启动前 |
50.0 |
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0-3.0 |
58.0 |
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3.0-13.0 |
50.0 |
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13.0-19.0 |
46.0 |
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19.0以后 |
50.0 |
根据表格中的数据,求:
(1)电梯在最初加速阶段和最后减速阶段的加速度大小;
(2)电梯在中间阶段上升的速度大小;
(3)该楼房平均每层楼的高度.
解析:
(1)电梯在最初加速阶段0-3.0S内加速度为
,重物受到的支持力为
,根据牛顿第二定律,得:
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最后减速阶段13.0-19.0s内,重物加速度大小为
,重物受到的支持力为
,根据牛顿第二定律,得:
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(2)在三秒末重物的速度:
m/s
(3)设在全程内电梯的位移为
,电梯加速、匀速、减速运动所用的时间为
、
、
,得:
代入数据得:
m
则平均每层楼高为
m=3。16m
16(2009届广东湛师附中模拟)为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离。
我国公安部门规定:高速公路上行驶汽车的安全距离为200m,汽车行驶的最高速度为
120km/h.请你根据下面提供的资料,通过计算来说明安全距离为200m的理论依据。(取g=10 m/s2。)
资料一:驾驶员的反应时间:0.3s-0.6s之间。
资料二:各种路面与轮胎之间的动摩擦因数:
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路面 |
动摩擦因数 |
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干沥青与混凝土路面 |
0.7-0.8 |
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干碎石路面 |
0.6-0.7 |
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湿沥青与混凝土路面 |
0.32-0.4 |
(1)在计算中驾驶员的反应时间、路面与轮胎之间的动摩擦因数应各取多少?
(2)通过你的计算来说明200m为必要的安全距离。
解析:
(1)取最长的反应时间0.6s,最小的动摩擦因数0.32
(2)根据牛顿第二定律,汽车刹车时的加速度
考虑最高车速v、最长反应时间t、及最小动摩擦因数μ的极限情况下
反应距离
制动距离
刹车距离
因此200m的安全距离是必要的。
17.(2009山东外国语学校高三模拟) 4×100m接力赛是奥运会上最为激烈的比赛项目,有甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现,甲短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程.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s0 处作了标记,当甲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立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间),已知接力区的长度为L=20m,设乙起跑后的运动是匀加速运动,试求:
(1)若s0 =13.5m,且乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,则在完成交接棒时乙离接力区末端的距离为多大?
(2)若s0 =16m,乙的最大速度为8m/s,并能以最大速度跑完全程,要使甲乙能在接力区完成交接棒,则乙在听到口令后加速的加速度最大为多少?
解析:
(1)设经过时间t,甲追上乙,则根据题意有vt-vt/2=13.5m
将v=9m/s代入得到:t=3s,
又 v=at
解得:a=3m/s2
在追上乙的时候,乙走的距离为s
则:s=at2/2
代入数据得到s=13.5m
所以乙离接力区末端的距离为∆s=20m-13.5m=6.5m
(2)由题意可知,乙的加速度越大,在完成交接棒时走过的距离越长.当在接力区的边缘完成交接棒时,乙的加速度最大
设乙的加速度为a2
运动的时间t=
乙加速的时间t1=
L=
a2t12+v乙(t- t1)
a2=
m/s2=2.67 m/s2
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