| 匀变速直线运动的速度位移公式题目答案及解析如下,仅供参考!
必修1
第二章 匀变速直线运动的研究
2.4 匀变速直线运动的速度与位移的关系
匀变速直线运动的速度位移公式
冰壶被大家喻为冰上的“国际象棋”,是一种投掷性竞赛项目,如图为我国女子冰壶队参加冬奥会冰壶比赛的情境。假设投手把冰壶沿水平冰面投出,让冰壶在冰面上滑行,在不与其他冰壶碰撞的情况下,最终停在远处的某个位置。按比赛规则,投掷冰壶运动员的队友,可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面,减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。设投出后的冰壶沿直线运动,且冰壶和冰面间的动摩擦因数为$0.02$。(取$g=10\ \text{m/}{{\text{s}}^{2}}$)
求冰壶滑行过程中加速度的大小?
冰壶滑行过程中加速度的大小为$0.2\\ \\text{m/}{{\\text{s}}^{2}}$;
对冰壶受力分析,根据牛顿第二定律,有$\mu mg=m{{a}_{1}}$,
解得:${{a}_{1}}=0.2\ \text{m/}{{\text{s}}^{2}}$;
若投手以$3.6\ \text{m/s}$的速度将冰壶投出,其队友在冰壶滑行$10\ \text{s}$后开始在冰壶前方摩擦冰面,冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的$80\%$,则投出后冰壶能滑行了多远?
投出后冰壶能滑行了$34\\ \\text{m}$。
设摩擦冰面前,冰壶减速运动$10\ \text{s}$后的速度为${{v}_{1}}$,冰壶滑行的距离为${{x}_{1}}$,则有${{v}_{1}}={{v}_{0}}-{{a}_{1}}t$,
解得:${{v}_{1}}=1.6\ \text{m/s}$,${{x}_{1}}=\dfrac{{{v}_{0}}+{{v}_{1}}}{2}t=\dfrac{3.6+1.6}{2}\times 10\ \text{m}=26\ \text{m}$,
设摩擦冰面后,冰壶的加速度大小为${{a}_{2}}$,根据牛顿第二定律有$80\%\mu mg=ma_{2}$,
解得:${{a}_{2}}=0.16\ \text{m/}{{\text{s}}^{2}}$,
则摩擦冰面后冰壶能继续滑行的距离为${{x}_{2}}$后停下,则有${{x}_{2}}=\dfrac{v_{1}^{2}}{2{{a}_{2}}}=\dfrac{{{1.6}^{2}}}{2\times 0.16}\ \text{m}=8\ \text{m}$,
则冰壶投出后滑行的距离$x={{x}_{1}}+{{x}_{2}}=26\ \text{m}+8\ \text{m}=34\ \text{m}$,
另解:摩擦冰面后,根据动能定理得:$-80\%\mu mgx_{2}=0-\dfrac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$,
解得:${{x}_{2}}=8\ \text{m}$,
冰壶投出后滑行的距离为$x={{x}_{1}}+{{x}_{2}}=26\ \text{m}+8\ \text{m}=34\ \text{m}$。