题目:小车在水平恒力F作用下,由静止开始运动,小车的运动图象如图所示,其中AB为水平直线,BC为与坐标轴平行的直线,则下列说法正确的是( )
A. 小车受到的阻力方向一定沿AB方向
B. 小车受到的阻力方向一定沿BC方向
C. 水平恒力F的方向一定与小车运动方向相同
D. 水平恒力F的大小一定大于阻力的大小
【分析】
根据图象分析小车的受力情况,再根据牛顿第二定律分析小车的加速度大小和方向,从而得出水平恒力的大小和方向。
本题考查了牛顿第二定律的应用,根据图象分析小车的受力情况是解题的关键。
【解答】
ABCD.由图可知,小车先做匀加速直线运动,后做匀减速直线运动,说明小车先做加速度为正的匀加速运动,后做加速度为负的匀减速运动,说明小车受到的阻力方向一定沿BC方向,水平恒力F的方向一定与小车运动方向相同,由于速度减小,加速度增大,则水平恒力F的大小一定大于阻力的大小,故AC错误,BD正确。
故选BD。
例题:如图所示,质量为$m$的小车在拉力$F$作用下沿光滑水平面向右运动,当小车速度为$v_{1}$时撤去拉力$F$,此后小车的运动情况是( )
A.做匀减速直线运动
B.做匀加速直线运动
C.先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动
D.先做匀速直线运动后做匀减速直线运动
【分析】
根据牛顿第二定律求出加速度的大小和方向,再根据速度的变化情况进行分析。
本题考查了牛顿第二定律的应用,根据图象分析小车的受力情况是解题的关键。
【解答】
撤去拉力$F$后,根据牛顿第二定律得:$a = \frac{F}{m}$,可知加速度大小不变,方向向右;由于速度的方向向右,则小车先向右做匀加速直线运动,当速度增大到一定程度时,加速度的方向与速度的方向相反,则小车做匀减速直线运动。故C正确,ABD错误。
故选C。
题目:小车以加速度a匀加速启动,与一静止小车B相撞,碰撞后A车与B车可以完全融合在一起,试求碰撞时间。
例题分析:
假设小车A的质量为m,长度为L,以速度v与静止的小车B发生碰撞。在碰撞过程中,小车A受到B车的撞击力作用,而小车B则受到撞击力以及小车A的撞击力作用。根据动量守恒定律和能量守恒定律,可以列出以下方程:
(1) mv = (m + M)v' // 动量守恒
(2) 0.5mv^2 = 0.5Mv'^2 + Ft // 能量守恒
其中,v'为碰撞后A、B两车的共同速度,F为撞击力,t为碰撞时间。
解方程可得:
t = (m - M)v^2 / (2(m + M)a)
这个时间即为碰撞时间。由于小车B在碰撞后获得了速度v',因此需要额外考虑小车B的加速过程,即需要加上一个初速度为v'的匀加速过程。
通过以上分析,我们可以得出结论:在碰撞过程中,由于两车可以完全融合在一起,因此碰撞时间取决于两车的质量和加速度等因素。同时,还需要考虑碰撞后的加速过程。
高中物理运动力学题目和例题常见问题如下:
题目:一个物体在水平面上以一定的初速度向右做匀加速直线运动。求物体的加速度大小和方向。
例题:一个质量为2kg的物体在水平面上向右做初速度为5m/s的匀加速直线运动,经过3s,物体的位移为15m。求物体的加速度大小和方向。
常见问题:
1. 如何根据运动学公式求解加速度?
2. 物体做匀加速直线运动时,加速度的方向与初速度方向相同还是相反?
3. 如何根据加速度的定义式求解加速度?
4. 物体做曲线运动时,加速度的方向如何确定?
5. 如何根据牛顿第二定律求解物体的加速度?
针对以上问题,可以参考以下步骤进行求解:
1. 根据运动学公式,已知初速度v0、时间t和位移x,可以求得物体的加速度a=(x/t)^2。
2. 物体做匀加速直线运动时,加速度的方向与初速度方向相同,大小恒定。
3. 根据加速度的定义式a=Δv/Δt,其中Δv表示速度变化量,Δt表示时间间隔,可以求得物体的加速度。
4. 物体做曲线运动时,加速度的方向指向曲线的内侧。
5. 根据牛顿第二定律F=ma,其中F表示合外力,可以求得物体的加速度。
以上是高中物理运动力学题目和例题常见问题的解答方法,通过不断练习和思考,可以更好地掌握运动力学相关知识。
