高中 | 匀变速直线运动的速度位移公式 题目答案及解析

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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

如图甲,滑雪是一项人们喜爱的运动。该运动可简化为如图乙所示的模型:倾角$\theta=37^\circ$的雪道与水平雪道在$B$点平滑连接,滑雪运动员及装备总质量为$75\;\rm kg$(视为质点),站在倾斜雪道上的$A$点由静止下滑,在$B$点进入水平雪道,最后在水平雪道滑行$80m$后停在$C$点。已知滑板与雪道间的动摩擦因数均为$\mu =0.25$, 取$g=10\;\rm m/s^{2}$,求:

整个运动过程中的最大速度;

[["

$20\\;\\rm m/s$

"]]

在水平面上,根据牛顿第二定律有$\mu mg=ma_{2}$

解得加速度大小$a_{2}=2.5\;\rm m/s^{2}$

根据速度$-$位移公式有$0-v_{m}^{2}=-2a_{2}x_{BC}$

解得$v_{m}=20\;\rm m/s$

$A$$C$运动员的运动的时间。

[["

$13\\;\\rm s$

"]]

斜面上,根据牛顿第二定律有$mg\sin \theta-\mu mg\cos \theta=ma_{1}$

解得$a_{1}=4\;\rm m/s^{2}$

方向沿斜面向下。

根据速度$-$时间公式可知$v_{m}=a_{1}t_{1}$

水平面有$v_{m}=a_{2}t_{2}$

解得总时间$t=t_{1}+t_{2}=13\;\rm s$

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