19.(2014·山东卷)研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4 s,但饮酒会导致反应时间延长.在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v0=72 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39 m,减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动.取重力加速度的大小g取10 m/s2.求:
(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;
(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少;
(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值.
【知识点】受力分析、运动分析、
【答案】 (1)8 m/s2 2.5 s (2)0.3 s (3)5(41)
【解析】(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v0=20 m/s,末速度vt=0,位移s=25 m,由运动学公式得
v0=2as①
t=a②
联立①②式,代入数据得
a=8 m/s2③
t=2.5 s④
(2)设志愿者反应时间为t′,反应时间的增加量为Δt,由运动学公式得
L=v0t′+s⑤
Δt=t′-t0⑥
联立⑤⑥式,代入数据得
Δt=0.3 s⑦
(3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者质量为m,由牛顿第二定律得
F=ma⑧
由平行四边形定则得
F0=F2+(mg)2⑨
联立③⑧⑨式,代入数据得
mg=5⑩
(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少;
(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值.
【知识点】受力分析、运动分析、
【答案】 (1)8 m/s2 2.5 s (2)0.3 s (3)5(41)
【解析】(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v0=20 m/s,末速度vt=0,位移s=25 m,由运动学公式得
v0=2as①
t=a②
联立①②式,代入数据得
a=8 m/s2③
t=2.5 s④
(2)设志愿者反应时间为t′,反应时间的增加量为Δt,由运动学公式得
L=v0t′+s⑤
Δt=t′-t0⑥
联立⑤⑥式,代入数据得
Δt=0.3 s⑦
(3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者质量为m,由牛顿第二定律得
F=ma⑧
由平行四边形定则得
F0=F2+(mg)2⑨
联立③⑧⑨式,代入数据得
mg=5⑩