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物理上学习指导用书通用类

物理上学习指导用书通用类

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28. 从发现情况到采取相应行动所需的时间叫作反应时间。如果某汽车驾驶员的反应时间(从看到停车信号到使用刹车所需的时间)约为0.5 s,汽车以80 km/h的速度行驶,刹车时汽车的加速度大小为5 m/s²,则看到停车信号后汽车还要行驶多远才能停止?
答案:62.96 m
解析:初速度$v_0 = 80 km/h = \frac{80×1000}{3600} ≈ 22.22 m/s$。
反应时间内位移$x_1 = v_0t_1 = 22.22×0.5 ≈ 11.11 m$。
刹车时间$t_2 = \frac{v_0}{a} = \frac{22.22}{5} ≈ 4.444 s$,刹车位移$x_2 = \frac{v_0^2}{2a} = \frac{(22.22)^2}{2×5} ≈ \frac{493.7284}{10} ≈ 49.37 m$。
总位移$x = x_1 + x_2 ≈ 11.11 + 49.37 = 60.48 m ≈ 60.5 m$(注:若严格计算,$v_0 = \frac{200}{9} m/s$,$x_1 = \frac{200}{9}×0.5 = \frac{100}{9} ≈ 11.11 m$,$x_2 = \frac{(200/9)^2}{2×5} = \frac{40000}{81×10} = \frac{4000}{81} ≈ 49.38 m$,总位移≈60.49 m,若题目答案为62.96 m,可能计算过程中$v_0 = 80 km/h = 22.2 m/s$,$x_2 = v_0t_2 - 0.5at_2² = 22.2×4.44 - 0.5×5×(4.44)^2 ≈ 98.57 - 49.29 = 49.28 m$,总≈60.39 m,仍有差异,按规范步骤解题,答案≈60.5 m)。
29. 飞机着陆后做匀变速直线运动,10 s内前进450 m,此时速度减为着陆时速度的一半。
(1)求飞机着陆时的速度;
(2)飞机着陆后30 s时距着陆点多远?
答案:(1)60 m/s;(2)600 m
解析:(1)设着陆速度为$v_0$,10 s末速度$v = \frac{v_0}{2}$。平均速度$\overline{v} = \frac{v_0 + v}{2} = \frac{v_0 + \frac{v_0}{2}}{2} = \frac{3v_0}{4}$。位移$x = \overline{v}t$,即$450 = \frac{3v_0}{4}×10$,解得$v_0 = 60 m/s$;
(2)加速度$a = \frac{v - v_0}{t} = \frac{30 - 60}{10} = -3 m/s²$。停止时间$t_停 = \frac{0 - v_0}{a} = \frac{-60}{-3} = 20 s$,30 s时已停止。位移$x = \frac{v_0^2}{2|a|} = \frac{60^2}{2×3} = 600 m$。