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5.架设在公路上的激光测速仪发射出的光束有一定的倾角,以至于只能测定距离仪器的水平距离为20--200m范围内汽车的车速.某段路限速54KM/h,一辆小轿车在距离测速仪的水平距离为264m处时,司机发现了前方的测速仪,立即开始做匀减速运动,结果测速仪记录的结果是该车恰好没有超速,且第二次测的小轿车的速度为50.4KM/h.已知测速仪每隔2s测速一次,测速激光脉冲时间极短.试求:
(1)小轿车的加速度;
(2)若小轿车到达距离测速仪的水平距离为200m处时刚好遇到测速的激光,求小轿车减速前的速度;
(3)该小轿车减速前的速度大小范围.

分析 (1)根据匀变速直线运动速度时间公式求出减速时的加速度
(2)根据速度位移公式求得初速度
(3)若汽车刚好运动到距离仪器20m处第一次测速,则此情况小轿车减速前的速度最小,若汽车运动到距离仪器20m处,再经过2s第一次测速,此情况轿车减速前的速度最大,结合运动学基本公式求解即可.

解答 解:(1)v1=54km/h=15m/s,v2=50.4km/h=14m/s
根据v2=v1+at得:a=$\frac{14-15}{2}m/{s}^{2}=-0.5m/{s}^{2}$
(2)若小轿车到达距离测速仪的水平距离为200m处时刚好遇到测速的激光,此时车速刚好为15m/s,前进的位移△x=264-200m=64m
根据速度位移公式可知${v}_{0}=\sqrt{{v}^{2}-2ax}=\sqrt{1{5}^{2}-2×(-0.5)×64}$m/s=17m/s
(3)若汽车刚好运动到距离仪器20m处第一次测速,则此情况小轿车减速前的速度最小,
则${v}_{1}^{2}{-v}_{0min}^{2}=2a{x}_{1}$,
x1=264-20=244m,
解得:v0mim=21.7m/s
若汽车运动到距离仪器20m处,再经过2s第一次测速,此情况轿车减速前的速度最大,则有:
$({v}_{1}-at)^{2}{-v}_{0max}^{2}=2a{x}_{1}$
解得:v0max=22.36m/s
则该小轿车减速前的速度范围为21.7m/s≤v≤22.36m/s.
答:(1)小轿车的加速度为-0.5m/s2;
(2)若小轿车到达距离测速仪的水平距离为200m处时刚好遇到测速的激光,小轿车减速前的速度为17m/s;
(3)该小轿车减速前的速度范围为21.7m/s≤v≤22.36m/s.

点评 本题主要考查了匀变速直线运动基本公式的直接应用,解答本题的关键是分析清楚什么时候第一次测速,减速时速度最小,什么时候第一次测速,减速时速度最大,难度适中.

练习册系列答案
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15.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如图1所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz.开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速直线运动,在纸带上打出一系列小点.

(1)图2给出的是实验中获取的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图2所示.可以测出1~6每个点的瞬时速度,画出v-t图象,进而得到a,其中3号点的瞬时速度的大小v3=0.264 m/s2(保留三位有效数字).
(2)也可以去除一个数据,利用逐差法处理数据,如果去除的是2.88cm这一数据,计算出滑块的加速度a=0.496 m/s2 (保留三位有效数字).
(3)为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的有CD(填入所选物理量前的字母,完全选对才得分):还需要使用的仪器是天平
A.木板的长度l            B.木板的质量m1         C.滑块的质量m2
D.托盘和砝码的总质量m3E.利用秒表测量滑块运动的时间t
(4)滑块与木板间的动摩擦因数μ=$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}g}$(用被测物理量的字母表示,重力加速度为g).与真实值相比,测量的动摩擦因数偏大(填“偏大”或“偏小”).

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