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多过程运动与ETC问题翼城中学物理社

发布时间:2023/2/2 0:52:52   
翼城中学校歌03:06来自感物悟理

多过程运动与ETC问题

在高速公路、交通繁忙的路桥或隧道口经常能遇到不停车电子收费系统(ETC,ElectronicTollCollection),装有感应设备的车辆通过ETC收费通道时不用人工缴费,也无须停车,通行费将自动扣除,即能够实现自动收费。今天翼中物理社团的同学们聚在一起,研究多过程运动与ETC问题。

问题1.矿井里升降机由静止开始匀加速上升,经过3s速度达到4m/s,然后以这个速度匀速上升4s,最后匀减速上升5s,正好停在矿井井口,求:矿井的深度是多少?

问题2.地下深处的矿石可以通过竖直井中的升降机快速运送到地面。某个竖井的深度约为m,升降机运动的最大速度为8m/s,加速度大小不超过1m/s2,假定升降机到井口的速度为零,则将矿石从井底提升到井口的最短时间是()

A.13sB.16sC.21sD.26s

例题1.独轮摩托车是一种新型的交通工具。它通过内置的一对陀螺仪来实现平衡,而它的速度则是由倾斜程度来控制,想要加速则向前倾,减速和后退则向后倾。如图所示,一个人骑着一款独轮摩托车从静止开始,以1.6m/s2的加速度沿直线匀加速行驶了4s,又以1.2m/s2的加速度沿直线匀减速行驶了3s,然后做匀速直线运动,求:独轮摩托车做匀速直线运动的速度多大?

05:25

例题2.可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏,如图所示,有一企鹅在倾角为37°的倾斜冰面上,先以加速度a1=0.5m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”,t1=8s时,突然卧倒以肚皮贴着冰面向前减速滑行,加速度大小为a2=8m/s2;最后加速退滑到出发点,退滑时的加速度大小为a3=4m/s2,完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。求:

(1)企鹅向上“奔跑”的位移大小;

(2)企鹅在冰面完成一次游戏的总时间;

(3)企鹅退滑到出发点时的速度大小(结果均可用根式表示)。

09:36

例题3.某校一课外活动小组自制一枚火箭,设火箭发射后始终在竖直方向上运动。火箭点火后可视为做匀加速直线运动,经过6s到达离地面60m高处时燃料恰好用完,若不计空气阻力且不考虑使用燃料过程中火箭的质量变化,取g=10m/s2,求:

(1)燃料恰好用完时火箭的速度大小;

(2)火箭上升离开地面的最大高度;

(3)求火箭在空中运动的时间。

08:45

例题4.ETC是高速公路上不停车电子收费系统的简称。如图所示,汽车以15m/s的速度行驶,如果过人工收费通道,需要在收费站中心线处减速至0,经过20s缴费后,再加速至15m/s行驶;如果过ETC通道,需要在中心线前方10m处减速至5m/s,匀速到达中心线后,再加速至15m/s行驶。设汽车加速和减速的加速度大小均为1m/s2。

(1)汽车过人工收费通道,从收费前减速开始,到收费后加速结束,总共通过的路程和所需的时间是多少?

(2)如果过ETC通道,汽车通过第(1)问路程所需要的时间是多少?汽车通过ETC通道比人工收费通道节约多少时间。

解决“多过程运动与ETC问题”,通常有两种方法:一是过程分析法,二是图像法。特别是“图像法”,“图像法”解多过程运动问题最为便捷。

翼城中学物理社团有个惯例,那就是每期社团活动之后,同学们都会合影留念。

点击下面的链接,可以学习新教材高中物理第一册运动学知识点,观看周测卷视频讲解:

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