题目
一辆肇事汽车在紧急刹车后停了下来,路面上留下了一条车轮滑动的磨痕。警察为了判断汽车刹车时速度的大小,测出路面上车轮磨痕的长度为22.5m。根据对车轮和路面材料的分析可以知道,车轮在路面上滑动时汽车做匀减速直线运动的加速度大小是5.0m/s^2.请你根据以上条件,计算汽车刚开始刹车时的速度是多少?
一辆肇事汽车在紧急刹车后停了下来,路面上留下了一条车轮滑动的磨痕。警察为了判断汽车刹车时速度的大小,测出路面上车轮磨痕的长度为$22.5m$。根据对车轮和路面材料的分析可以知道,车轮在路面上滑动时汽车做匀减速直线运动的加速度大小是$5.0m/s^{2}$.请你根据以上条件,计算汽车刚开始刹车时的速度是多少?
题目解答
答案
汽车做减速运动,末速度为$0$,则:$0-{v}_{0}^{2}=-2ax$
所以:${v}_{0}=\sqrt{2ax}=\sqrt{2×22.5×5.0}m/s=15m/s$
答:汽车刚开始刹车时的速度是$15m/s$。
所以:${v}_{0}=\sqrt{2ax}=\sqrt{2×22.5×5.0}m/s=15m/s$
答:汽车刚开始刹车时的速度是$15m/s$。
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,以及对物理量符号的理解。
解题核心思路:
已知汽车做匀减速直线运动,末速度为$0$,加速度大小为$5.0 \, \text{m/s}^2$,滑动距离为$22.5 \, \text{m}$。需利用匀变速直线运动的速度-位移公式 $v^2 = v_0^2 + 2ax$,通过代入已知量求解初速度$v_0$。
破题关键点:
- 明确物理量符号:加速度方向与运动方向相反,故$a = -5.0 \, \text{m/s}^2$。
- 公式变形:将末速度$v = 0$代入公式,推导出$v_0 = \sqrt{2ax}$。
- 代入计算:注意单位统一,直接代入数值计算即可。
步骤1:确定已知量与公式
已知:
- 末速度 $v = 0$
- 加速度 $a = -5.0 \, \text{m/s}^2$(匀减速,方向与初速度相反)
- 位移 $x = 22.5 \, \text{m}$
选用公式:
$v^2 = v_0^2 + 2ax$
步骤2:代入已知量求解初速度
将$v = 0$代入公式:
$0 = v_0^2 + 2(-5.0)(22.5)$
整理得:
$v_0^2 = 2 \cdot 5.0 \cdot 22.5$
$v_0 = \sqrt{2 \cdot 5.0 \cdot 22.5}$
步骤3:计算数值
计算平方根:
$v_0 = \sqrt{225} = 15 \, \text{m/s}$