如图所示,甲为操场上一质量不计的竖直滑竿,滑竿上端固定,下端悬空,为了研究学生沿竿下滑的情况,在竿的顶部装有一拉力传感器,可显示竿的顶端所受拉力的大小.现有一学生

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 匀变速直线运动/2022-08-28 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,甲为操场上一质量不计的竖直滑竿,滑竿上端固定,下端悬空,为了研究学生沿竿下滑的情况,在竿的顶部装有一拉力传感器,可显示竿的顶端所受拉力的大小.现有一学生手握滑竿,从竿的上端由静止开始下滑,下滑5s后这个学生的下滑速度为零,并用手紧握住滑竿保持静止不动.以这个学生开始下滑时刻为计时起点,传感器显示的力随时间变化的情况如图乙所示.求:
(1)该学生下滑过程中的最大速度;
(2)5s内该学生下滑的距离.

魔方格

◎ 答案

(1)因为杆顶端所受拉力大小与杆对这名学生拉力的大小相等,所以传感器显示的力大小即为杆对这名学生的拉力.
由图象可知,0~1s内,杆对学生的拉力F1=380N;第5s后,杆内学生的拉力F3=500N,此时学生处于静止状态.
设学生在0~1s内的加速度为a,取向下为正方向,由牛顿第二定律知,
在0~1s内:mg-F1=ma…①
第5s后:mg-F3=0…②
由①②可解得:a=2.4m/s2
可知,这名学生在下滑的第1秒内做匀加速直线运动.而由图象可知,第1~5s内,杆对学生的拉力F2>mg,加速度方向竖直向上,学生做匀减速直线运动,所以第1s末,这名学生达到最大速度v=at=2.4m/s
(2)设这名学生第1s内加速下滑的距离为x1,第1~5s内减速下滑的距离为x2,则有
  x1=
v
2
t1=1.2m

  x2=
v
2
t2=4.8m

所以5s内该学生下滑的距离x=x1+x2=6.0m                    
答:
(1)该学生下滑过程中的最大速度为2.4m/s;
(2)5s内该学生下滑的距离为6m.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,甲为操场上一质量不计的竖直滑竿,滑竿上端固定,下端悬空,为了研究学生沿竿下滑的情况,在竿的顶部装有一拉力传感器,可显示竿的顶端所受拉力的大小.现有一学生…”主要考查了你对  【匀变速直线运动】,【牛顿第二定律】  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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