Задачи на тему Основы кинематики
из задачника Степанова 9, 10, 11 класс по предмету Физика

Название темы: Материальная точка. Система отсчета. Путь и перемещение
№1. Можно ли считать Луну материальной точкой при расчете расстояния от Земли до Луны; при измерении ее диаметра; при расчете движения спутника вокруг Луны; при посадке космического корабля на ее поверхность; при определении скорости ее движения вокруг Земли?
№2. В каких случаях человека можно считать материальной точкой: а) человек идет из дома на работу; б) человек выполняет гимнастические упражнения; в) человек совершает путешествие на пароходе; г) при измерении роста человека?
№3. Можно ли считать футболиста материальной точкой, когда: а) он бежит от середины поля к воротам противника; б) он отбирает мяч у противника; в) он делает пас другому игроку; г) он спорит с судьей; д) врач оказывает ему помощь?
№4. На рисунке 1 изображена в плане спортивная площадка. Определите координаты угловых флажков А, В, С, D, координаты учеников К, М и L, выполняющих спортивные упражнения, и координаты зрителей N и F.
№5. Определите координаты точки А в системах отсчета XOY и X'O'Y' (рис. 2).
№6. Определите координаты точек А и В в системах отсчета XOY, X'O'Y' и X"O"Y" (рис. 3). Зависят ли координаты точки от выбора системы отсчета? Зависит ли расстояние между ними от выбора системы отсчета?
№7. Путь или перемещение мы оплачиваем при поездке в такси, на самолете, на теплоходе, на поезде?
№8. Мальчик подбросил мяч вверх и снова поймал его. Считая, что мяч поднялся на высоту 2,5 м, найдите путь и перемещение мяча.
№9. На рисунке 4 показана траектория движения материальной точки. Начальное положение A, конечное — B. Найдите координаты точек А и В, перемещение и путь, пройденный точкой.
№10. На рисунке 5 показаны векторы перемещения шести материальных точек s1, s2, s3, s4, s5 и s6. Найдите координаты начального и конечного положения, модуль каждого перемещения и их проекции на координатные оси.
№11. На рисунке 6 показано начальное положение некоторой точки А. Определите координату конечной точки, постройте вектор перемещения и определите его модуль, если s = 4 м, a sy = -3 м.
№12. На рисунке 7 показано конечное положение материальной точки В. Определите, координаты начальной точки, постройте вектор перемещения и найдите его модуль, если sx=-8 м. a sy = 6 м.
№13. Тело переместилось из точки A с координатами x1 = -1, у1 = 2 в точку с координатами x2 = 5, у2 =3. Сделайте чертеж, найдите перемещение тела и его проекции на оси координат.
№14. Вертолет пролетел на юг в горизонтальном полете 12 км, затем повернул строго на восток и пролетел еще 16 км. Сделайте чертеж, найдите путь и перемещение вертолета.
№15. Катер прошел из пункта А по озеру расстояние 5 км, затем повернул под углом 30° к направлению своего движения. После этого он двигался до тех пор, пока направление на пункт А не стало составлять угол 90° с направлением его движения. Каково перемещение катера? Какое расстояние до пункта А ему еще предстоит пройти?
№16. Известно, что траектории двух материальных точек пересекаются. Столкнутся ли эти точки?
Название темы: Прямолинейное равномерное движение
№17. Точка движется по прямой. При этом за любой интервал времени длительностью 1 с она проходит путь длиной 1 м. Можно ли утверждать, что точка движется равномерно?
№18. Движение грузового автомобиля описывается уравнением х = -270 + 12t. Опишите характер движения автомобиля, Найдите начальную координату, модуль и направление вектора скорости, координату и перемещение автомобиля за 20 с. Когда автомобиль пройдет через начало координат? Постройте график зависимости x(t) и u(t)
№19. Движение велосипедиста описывается уравнением х = 150— 10t. Опишите характер движения велосипедиста. Найдите начальную координату, модуль и направление вектора скорости. В какой момент времени велосипедист проедет мимо автостанции, если ее координата равна х = 100 м?
№20. Движение материальной точки описывается уравнением х = 20t. Опишите характер движения, найдите начальную координату точки, модуль и направление ее скорости. Постройте график зависимости х (t) и vx (t). Найдите графически и аналитически, какой будет координата точки через 15 с после начала движения. Найдите графически, в какой момент времени точка будет иметь координату х = 100 м.
№21. По прямолинейной автостраде движутся равномерно навстречу друг другу автобус и мотоциклист. В начальный момент времени координаты автобуса и мотоциклиста соответственно равны 500 м и —300 м, а скорости движения 20 м/с и 10 м/с. Напишите уравнение движения автобуса и мотоциклиста, найдите положение этих тел через 5 с. Когда каждый из них пройдет через начало координат? В какой момент времени и где произойдет их встреча? Каким будет расстояние между ними через 1,5 мин после начала наблюдения?
№22. Движение двух велосипедистов описывается уравнениями x1 = 12t и х2=120— 10t. Опишите характер движения каждого велосипедиста, найдите модуль и направление их скоростей, постройте графики движения, графики скорости и определите графически и аналитически время и место встречи этих велосипедистов.
№23. Два автопоезда движутся навстречу друг другу по прямому шоссе со скоростями 72 км/ч и 54 км/ч. В некоторый момент времени они оказываются на расстоянии 40 км и 30 км соответственно от середины узкого участка шоссе, на котором возможно только одностороннее движение. Длина этого участка 1,5 км. Помешают ли автопоезда друг другу при проезде этого участка?
№24. Два мотоциклиста едут по прямому шоссе. Один из них движется со скоростью 60 км/ч, а другой отстает на 20 м и хочет обогнать первого, двигаясь со скоростью 80 км/ч. Успеет ли он совершить обгон, если через 300 м на шоссе начинается участок, где обгон запрещен? Длину мотоциклов принять равной 2 м.
№25. На рисунке 8 представлены графики движения двух тел. Напишите уравнения движения каждого тела, опишите характер движения. Какой смысл имеет точка пересечения этих графиков?
№26. На рисунке 9 изображены графики движения трех тел. Найдите начальные координаты тел, модуль и направление скорости движения тел, напишите уравнения зависимости х (t), найдите графически и аналитически время и место их встречи.
№27. Опишите, как движутся автобусы, если их движение описывается графиками, изображенными на рисунке 10. Найдите начальные координаты, модули и направления скоростей, напишите уравнения зависимости х (t), найдите место и время встречи.
№28. На рисунке 11 изображены графики зависимости проекции скорости трех тел от времени. Напишите уравнения движения для каждого тела, если известно, что начальная координата первого тела равна—100 м, второго -50 м, а третье тело находилось в начале координат Постройте графики движения этих тел.
№29. Радиолокатор дважды засек координаты тела, движущегося равномерно по прямой: х1 = 20 м, через 2 мин х2 = 220 м. С какой скоростью двигалось тело? Постройте график скорости, напишите уравнение движения, постройте график движения.
№30. Радиолокатор дважды засек координаты тела, движущегося равномерно по плоскости. Первое измерение дало х1 = 0 м, у1 = 30 м; второе — х2 = 30 м, у2 = —10 м. Найдите проекции скорости на оси ОX и OY. Найдите модуль скорости движения.
№31. Радиолокатор ГАИ засек координаты машины x1 = = 60 м и у1= 100 м. Через 2 с координаты машины изменились: х2 = 100 м и y2 = 80 м. Превысил ли водитель автомашины допустимую скорость 60 км/ч?
№32. Через 4 с после второго измерения координат автомашины (см. задачу 31) по рации была закончена передача команды на задержание водителя инспектору ГАИ, координаты которого x3 = 220 м и у3 = 20м. Успеет ли инспектор, стоящий у дороги, остановить машину при подъезде, или ему придется ее догонять?
Название темы: Относительность движения
№33. Какую траекторию при движении автомобиля описывает центр его колеса относительно прямолинейного отрезка дороги? относительно точки обода колеса? относительно корпуса автомобиля?
№34. Группа самолетов одновременно выполняет фигуры высшего пилотажа, сохраняя заданный строй. Что можно сказать о движении самолетов относительно друг друга?
№35. Точка А движется со скоростью 1 м/с, точка В — со скоростью 2 м/с. При этом направления скоростей все время совпадают. Может ли расстояние АВ оставаться постоянным? Приведите пример такого движения.
№36. Вы находитесь в автомобиле, движущемся на юг со скоростью 120 км/ч. Опишите свое движение в системе отсчета, в которой телом отсчета является: а) ваше тело; б) дерево, растущее у дороги; в) автофургон, который движется на север со скоростью 80 км/ч. Для простоты можно считать, что в начальный момент во всех случаях вы находились в точке х = 0.
№37. По реке плывет плот шириной 4 м. По плоту от одного его края до другого идет мальчик. Определите перемещения мальчика и плота в системе отсчета, связанной с плотом, и в системе отсчета, связанной с берегом. Чтобы перейти плот с одного края на другой, мальчику потребовалось 4 с. Скорость течения реки равна 1,5 м/с. Определите скорости плота и мальчика, а также пройденный путь в этих системах отсчета.
№38. Скорость велосипедиста 10 м/с, а скорость встречного ветра 6 м/с. Определите скорость ветра относительно мальчика.
№39. Летящий со скоростью 1000 км/ч самолет-истребитель выпускает ракету, имеющую скорость 1000 км/ч. Чему равна скорость ракеты относительно земли, если она запущена вперед? назад? в сторону?
№40. Парашютист опускается вертикально вниз со скоростью 4 м/с в безветренную погоду. С какой скоростью он будет двигаться при горизонтальном ветре, скорость которого относительно земли равна 3 м/с?
№41. Лодка плывет под парусом по ветру со скоростью 9 км/ч относительно воды. Ветер дует со скоростью 15 км/ч. Чему равна скорость ветра относительно лодки? В какую сторону вытягивается флажок, развевающийся на вершине мачты?
№42. Сколько времени пассажир, сидящий у окна поезда, движущегося со скоростью 54 км/ч, будет видеть проходящий мимо него встречный поезд, скорость которого 72 км/ч, а длина 150 м?
№43. По параллельным путям в одну сторону движутся два электропоезда: первый со скоростью 54 км/ч, второй со скоростью 10 м/с. Сколько времени первый поезд будет обгонять второй, если длина каждого из них 150 м?
№44. Два мальчика бегут навстречу друг другу и перебрасываются мячом. Расстояние между ними в начале движения 30 м. Скорость каждого мальчика 2 м/с. Какой путь пролетит мяч, пока мальчики не сблизятся? Скорость мяча относительно земли равна 5 м/с. Временем нахождения мяча в руках мальчиков пренебречь.
№45. Эскалатор метрополитена поднимает неподвижно стоящего на нем пассажира в течение 1 мин. По неподвижному эскалатору пассажир поднимается за 3 мин. Сколько времени будет подниматься пассажир по движущемуся эскалатору?
№46. Ведро выставлено на дождь. Изменится ли скорость наполнения ведра, если подует ветер?
№47. На тележке установлена труба, которая может поворачиваться в вертикальной плоскости (рис. 12). Тележка равномерно движется по горизонтальному пути со скоростью 2 м/с. Под каким углом α к горизонту следует установить трубу, чтобы капли дождя, падающие отвесно со скоростью 6 м/с, двигались относительно трубы параллельно ее стенкам, не задевая их? Скорость капель считать постоянной.
№48. Штурман пытается провести судно в тумане через узкий проход между рифами. а) Он знает, что проход лежит к северо-востоку и что океанское течение сносит судно к востоку со скоростью 5 м/с. Винт сообщает судну скорость 5 м/с в направлении вперед. В каком направлении штурман должен вести судно, пользуясь своим компасом? б) Представьте себе, что проход между рифами идет в северном направлении, скорость течения равна 5 м/с, направлено оно на восток, а скорость, сообщаемая винтом судну, равна 9 м/с. Выполните построение и покажите, в каком направлении штурман должен вести судно по компасу. в) Представьте себе, что проход лежит к северу, а скорость течения равна 5 м/с, направлено оно на восток. Докажите, что судно можно провести через проход только в том случае, если судовой двигатель позволяет развить скорость больше 5 м/с.
№49. На рисунке 13 приведены графики движения велосипедиста и мотоциклиста в системе отсчета, связанной с землей. Напишите уравнение движения мотоциклиста в системе отсчета, связанной с велосипедистом, и постройте графики движения тел в этой системе отсчета.
№50. На рисунке 14 изображены графики движения грузовика I и автобуса II в системе отсчета, связанной с движущимся относительно земли грузовиком. Напишите уравнения движения этих тел в этой системе отсчета. Напишите уравнения движения этих тел в системе отсчета, связанной с землей, если принять начальную координату грузовика равной 0, а скорость грузовика: а) равной 10 м/с и направленной в ту же сторону, что и ось ОХ; б) равной 10 м/с и направленной в сторону, противоположную оси ОХ.
Название темы: Неравномерное прямолинейное движение. Равноускоренное прямолинейное движение тел
№51. Мотоциклист за первые 2 ч проехал 90 км, а следующие 3 ч двигался со скоростью 50 км/ч. Какова средняя скорость мотоциклиста на всем пути?
№52. Автомобиль проехал первую половину пути со скоростью 20 м/с, а вторую половину — со скоростью 30 м/с. Найдите среднюю скорость автомобиля на всем пути.
№53. Первую четверть пути поезд прошел со скоростью 60 км/ч. Средняя скорость на всем пути оказалась равной 40 км/ч. С какой скоростью поезд двигался на оставшейся части пути?
№54. Небольшие шарики A и B, имея одинаковые скорости v, движутся один к ямке, другой к горке, имеющей форму полуокружности радиусом R (рис. 15). Сравните скорости шариков, когда они окажутся в точке С. Какой из шариков быстрее достигнет точки С?
№55. Небольшой шарик движется без трения один раз по желобу ABC (рис. 16), а другой раз по желобу ADC. Части желоба AD и ВС вертикальны, углы ABC и ADC закруглены. Изобразите графически для обоих случаев зависимость скорости шариков от времени, если АВ = ВС = AD = DC = H. Скорость шарика в точке А равна нулю. По какому пути шарик быстрее попадет в точку С?
№56. Автомобиль через 10 с приобретает скорость 20 м/с. С каким ускорением двигался автомобиль? Через какое время его скорость станет равной 108 км/ч, если он будет двигаться с тем же ускорением?
№57. Мотоциклист, подъезжая к уклону, имеет скорость 10 м/с и начинает двигаться с ускорением 0,5 м/с2. Какую скорость приобретет мотоциклист через 20 с?
№58. Сколько времени длится разгон автомобиля, если он увеличивает свою скорость от 15 до 30 м/с, двигаясь с ускорением 0,5 м/с2?
№59. Отъезжая от остановки, автобус за 10 с развил скорость 10 м/с. Определите ускорение автобуса. Каким будет ускорение автобуса в системе отсчета, связанной с равномерно движущимся автомобилем, проезжающим мимо остановки автобуса со скоростью 15 м/с?
№60. Проекция скорости материальной точки изменяется по закону vx= 10 + 2t (величины измерены в СИ).
№61. Проекция скорости движущегося тела изменяется по закону vx= 10 — 2t (величины измерены в СИ).
№62. На рисунке 17 изображен график зависимости проекции скорости движения материальной точки от времени.
№63. На рисунке 18 приведен график скорости некоторого движения. Определите характер этого движения. Найдите начальную скорость и ускорение, напишите уравнение зависимости проекции скорости от времени. Что происходит с движущимся телом в момент времени, соответствующий точке В? Как движется тело после этого момента времени?
№64. На рисунке 19 приведены графики зависимости vx (t) для двух тел. Определите по каждому графику характер движения тел, найдите проекции начальных скоростей, определите модуль и направление векторов начальной скорости. Найдите проекцию, модуль и направление векторов ускорений. Напишите уравнения зависимости х (t) для каждого тела. Какой физический смысл имеет точка пересечения графиков?
№65. На рисунке 20 приведены графики зависимости проекции скорости от времени для трех разных тел. Опишите характер движения каждого тела, отвечая на вопросы, поставленные в задаче 64. Можно ли по этим графикам определить, в какой момент времени второе тело догонит первое?
№66. На рисунке 21 приведен график зависимости проекции ускорения от времени для некоторого движущегося тела. Принимая проекцию начальной скорости равной + 10 м/с, напишите уравнение зависимости проекции скорости этого тела от времени, опишите характер его движения, постройте график зависимости проекции скорости от времени.
№67. На рисунке 22 приведен график зависимости проекции ускорения от времени для некоторого тела. Проекция начальной скорости равна —5 м/с. Напишите уравнение зависимости проекции скорости от времени и постройте график. Уменьшается или увеличивается скорость движения этого тела? Какой смысл имеет знак минус?
№68. При движении некоторого тела проекция его скорости меняется так, как показано на рисунке 23. Опишите характер движения этого тела в разные промежутки времени. Найдите модуль и направление векторов ускорения, напишите уравнения зависимости проекции скорости от времени для этих промежутков времени и постройте график зависимости проекции ускорения от времени.
№69. На рисунке 24 приведен график зависимости проекции ускорения некоторого тела от времени. Считая проекцию начальной скорости равной 10 м/с, напишите уравнение зависимости vx (t) и постройте ее график.
№70. На рисунке 25 приведен график зависимости проекции ускорения от времени. К какому моменту времени скорость материальной точки максимальна?
№71. Шарик, скатываясь с наклонного желоба из состояния покоя, за первую секунду прошел путь 10 см. Какой путь он пройдет за 3 с?
№72. За какое время автомобиль, двигаясь из состояния покоя с ускорением 0,5 м/с2, пройдет путь 100 м?
№73. Какую скорость приобретет автомобиль за 10 с, если, двигаясь из состояния покоя равноускоренно, он за 5 с проходит расстояние 25 м?
№74. Трамвай, двигаясь равномерно со скоростью 15 м/с, начинает торможение. Чему равен тормозной путь трамвая, если он остановился через 10 с?
№75. Поезд начинает движение из состояния покоя и равномерно увеличивает свою скорость. На 1-м км она возросла до 10 м/с. На сколько она возрастет на 2-м км?
№76. Тело, двигаясь с места равноускоренно, проходит за четвертую секунду от начала движения 7 м. Какой путь пройдет тело за первые 10 с? Какой скорости оно достигнет в конце десятой секунды?
№77. Скорость поезда, движущегося под уклон, возросла с 15 м/с до 19 м/с. Поезд прошел при этом путь 340 м. С каким ускорением двигался поезд и сколько времени продолжалось движение под уклон?
№78. В конце уклона лыжник развил скорость 8 м/с. Найдите начальную скорость лыжника и ускорение, с которым он двигался, если длину уклона 100 м он прошел за 20 с.
№79. Мотоциклист начал движение из состояния покоя и в течение 5 с двигался с ускорением 2 м/с2, затем в течение 5 мин он двигался равномерно и снова увеличил свою скорость до 15 м/с за 10 с. Найдите среднюю скорость движения мотоциклиста, постройте график зависимости проекции его скорости на направление движения от времени и определите путь, пройденный мотоциклистом.
№80. Зависимость проекции скорости от времени движения тела имеет вид vx = —10 + 3t. Напишите уравнение зависимости координаты точки от времени и найдите ее координату через 15 с от начала движения. Каково перемещение тела за это время? x0 = 0.
№81. Уравнение координаты материальной точки имеет вид х — 20 + 5t + t2, величины измерены в единицах СИ.
№82. Уравнение координаты материальной точки имеет вид x =15 — 3t + 0,5t2, величины измерены в единицах СИ.
№83. Уравнение координаты материальной точки имеет вид х = 24 + 10t — t2, величины измерены в единицах СИ.
№84. Уравнения движения дву к тел имеют вид х1 = 10t + + 0.4t2 и х2 = —6t + 2t2. Опишите характер движения каждого тела. Найдите место и время их встречи. В какой момент времени тела будут иметь одинаковые по модулю скорости и совпадать по направлению? Будут ли тела находиться в какой-нибудь из этих моментов времени в одной точке пространства? Каким будет расстояние между ними через 5 с после начала движения?
№85. Движение двух автомобилей описывается уравнениями х1 = 2t + 0,2t2 и х2 = 80— 4t. Величины измерены в единицах СИ. Опишите характер движения каждого автомобиля, постройте графики зависимости их скоростей от времени. Когда и где произойдет встреча автомобилей? По какому закону изменяется расстояние между ними с течением времени? Найдите расстояние между ними через 10 с после начала движения. Какое перемещение совершит каждый автомобиль за это время?
№86. Два поезда одинаковой длины идут навстречу друг другу по параллельным путям с одинаковой скоростью 36 км/ч. В момент, когда поравнялись головные вагоны, один из поездов начинает тормозить и полностью останавливается к моменту, когда поравнялись последние вагоны составов. Найдите длину каждого поезда, если время торможения составило 1 мин.
Название темы: Равномерное движение по окружности
№87. При езде на велосипеде без заднего крыла грязь с колеса попадает на спину велосипедисту. Как получается, что комочки грязи могут догнать велосипедиста?
№88. Период вращения колеса ветродвигателя 0,5 с, а якоря электродвигателя 0,04 с. Какова частота их вращения?
№89. Секундная стрелка часов делает полный оборот за 1 мин. Радиус стрелки равен 10 см. Какова угловая скорость острия стрелки, его линейная скорость, частота вращения и центростремительное ускорение? Куда направлен каждый из названных векторов?
№90. Длина минутной стрелки башенных часов Московского университета равна 4,5 м. С какой линейной скоростью перемещается конец стрелки? Какова угловая скорость движения стрелки?
№91. Найдите частоту вращения барабана лебедки диаметром 16 см при подъеме груза со скоростью 0,4 м/с.
№92. Движение от шкива I (рис. 26) к шкиву IV передается при помощи двух ременных передач. Найдите частоту вращения шкива IV, если шкив I делает 1200 об/мин, а радиусы шкивов R1 = 8 СМ, R2=32см, R3 =11 см. R4 = 55 см. Шкивы II и III жестко укреплены на одном валу.
№93. По данным таблицы 1 составьте задачи и решите их.
№94. Циркулярная пила имеет диаметр 600 мм. На ось пилы насажен шкив диаметром 300 мм, который приводится во вращение посредством ременной передачи от шкива диаметром 120 мм, насаженного на вал электродвигателя. Какова скорость зубьев пилы, если вал электродвигателя совершает 1200 об/мин?
№95. Диаметр колеса велосипеда Пенза равен 70 см, ведущая зубчатка имеет 48 зубьев, а ведомая — 18 зубьев. С какой скоростью движется велосипедист на этом велосипеде при частоте вращения педалей 1 об/с?
№96. С какой скоростью движется велосипедист на складном велосипеде Кама при частоте вращения педалей 1 об/с, если диаметр колеса велосипеда равен 50 см, ведущая зубчатка имеет 48 зубцов, ведомая — 15 зубцов?
№97. Каков будет результат, если увеличить число зубьев задней шестерни цепной передачи велосипеда? если уменьшить диаметр заднего колеса?
№98. Гайку закручивают на болт за время τ. Длина болта l, резьба составляет угол α с плоскостью гайки. Найдите угловую скорость гайки, если радиус болта равен R.
№99. По данным таблицы 2 составьте задачи и решите их.

Рады приветствовать учеников всех учебных заведений всех возрастов на нашем сайте! Здесь вы найдете решебники и решения задач бесплатно, без регистрации.
Видео онлайн