题目
29.(2021·全国高一课时练习)滑跃式起飞是一种航母舰载机的起飞方式。飞机跑道的前一部分是水平的,跑道尾段略微向上翘起。飞机在尾段翘起跑道上的运动虽然会使加速度略有减小,但能使飞机具有斜向上的速度,有利于飞机的起飞。假设某飞机滑跃式起飞过程是两段连续的匀加速直线运动:前一段的加速度为7.8,位移为180m;后一段的加速度为5.2,路程为15m,求飞机离舰时的速度有多大?
29.(2021·全国高一课时练习)滑跃式起飞是一种航母舰载机的起飞方式。飞机跑道的前一部分是水平的,跑道尾段略微向上翘起。飞机在尾段翘起跑道上的运动虽然会使加速度略有减小,但能使飞机具有斜向上的速度,有利于飞机的起飞。假设某飞机滑跃式起飞过程是两段连续的匀加速直线运动:前一段的加速度为7.8,位移为180m;后一段的加速度为5.2,路程为15m,求飞机离舰时的速度有多大?
题目解答
答案
【答案】54.4m/s【详解】飞机以加速度a1=7.8m/s2的运动中,经x1=180m后的速度,由公式v2=v02+2ax,得v12=2a1x1飞机以加速度a2=5.2m/s2的运动中,经x2=15m后的速度,由以上公式可得v22=v12+2a2x2=2a1x1+2a2x2代入数据解得飞机离舰时的速度v2≈54.4m/s
解析
考查要点:本题主要考查匀变速直线运动的速度位移公式应用,以及分段处理物理过程的能力。
解题核心思路:
- 分段处理:将整个运动过程分为两个匀加速阶段,分别应用速度平方公式$v^2 = v_0^2 + 2ax$。
- 连续性条件:第一段的末速度是第二段的初速度,通过这一关系建立方程。
- 代数运算:将两段的公式联立,代入已知数据求解最终速度。
破题关键点:
- 明确每段的初速度、末速度、加速度和位移,注意第一段初速度为$0$。
- 正确联立两段的速度关系,避免公式混淆。
第一段匀加速运动
已知初速度$v_0 = 0$,加速度$a_1 = 7.8 \, \text{m/s}^2$,位移$x_1 = 180 \, \text{m}$。
根据速度平方公式:
$v_1^2 = v_0^2 + 2a_1x_1 = 0 + 2 \cdot 7.8 \cdot 180 = 2808 \, \text{m}^2/\text{s}^2$
第二段匀加速运动
初速度$v_1 = \sqrt{2808} \, \text{m/s}$,加速度$a_2 = 5.2 \, \text{m/s}^2$,位移$x_2 = 15 \, \text{m}$。
再次应用速度平方公式:
$v_2^2 = v_1^2 + 2a_2x_2 = 2808 + 2 \cdot 5.2 \cdot 15 = 2808 + 156 = 2964 \, \text{m}^2/\text{s}^2$
求最终速度
$v_2 = \sqrt{2964} \approx 54.4 \, \text{m/s}$