如图1所示,质量为60kg的消防队员从一根固定的竖直金属杆上由静止滑下,经过2.5s时间落到地面上.下滑中消防队员受到的竖直向上的摩擦力随时间变化的情况如图2所示,取g=10m

◎ 题目

如图1所示,质量为60kg的消防队员从一根固定的竖直金属杆上由静止滑下,经过2.5s时间落到地面上.下滑中消防队员受到的竖直向上的摩擦力随时间变化的情况如图2所示,取g=10m/s2.求:
(1)消防队员下滑过程中的加速度; 
(2)消防队员开始下滑时离地面的高度;
(3)消防队员下滑过程中摩擦力对他所做的功.
魔方格

◎ 答案

(1)根据牛顿第二定律,消防员在第ls内有mg-f1=ma1
a1=4m/s2
方向竖直向下
后1.5s内有f2-mg=ma2
得a2=2m/s2
方向竖直向上
(2)消防员在第1s内下滑的高度h1
h1=
1
2
a1
t21
=2m
在1s木的速度为vm:vm=a1t1=4m/s
在后l.5s内下滑的高度h2
h2=vmt2-
1
2
a2
t22
=3.75m
消防队员下滑的高度h
h=h1+h2=5.75m 
(3)在第ls内,摩擦力对消防员所做的功Wf1
Wf1=-f1h1=-720J
在后1.5s内,摩擦力对消防员所做的功Wf2
Wf2=-f2h2=-2700J
消防队员下滑过程中摩擦力对他所做的功Wf
Wf=Wf1+Wf2=-3420J
答:(1)消防队员向下加速为4m/s2,向下减速的加速度为2m/s2; 
(2)消防队员开始下滑时离地面的高度为5.75m;
(3)消防队员下滑过程中摩擦力对他所做的功为-3420J.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图1所示,质量为60kg的消防队员从一根固定的竖直金属杆上由静止滑下,经过2.5s时间落到地面上.下滑中消防队员受到的竖直向上的摩擦力随时间变化的情况如图2所示,取g=10m…”主要考查了你对  【匀变速直线运动的位移与时间的关系】,【牛顿第二定律】,【功】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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