(2011•长沙县模拟)体育课上进行“爬杆”活动,使用了一根质量忽略不计的长杆,竖直固定,(如图)一质量为40kg的同学

(2011•长沙县模拟)体育课上进行“爬杆”活动,使用了一根质量忽略不计的长杆,竖直固定,(如图)一质量为40kg的同学(可视为质点)爬上杆的顶端后,自杆顶由静止开始先匀加速再匀减速下滑,滑到竹杆底端时速度刚好为零.通过装在长杆底部的传感器测得长杆对底座的最大压力为460N,最小压力280N,下滑的总时间为3s,
求该杂技演员在下滑过程中的最大速度及杆的长度.(g=10m/s2
采薇作坊 1年前 已收到1个回答 举报

心蔚蓝 幼苗

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解题思路:对加速下滑过程和减速下滑过程中人进行受力分析,运用牛顿第二定律解得加速和减速的加速度,再运用速度公式求解最大速度,根据加速下滑的位移和减速下滑的位移之和为杆子的长度,求解杆子的长度.

(1)设加速下滑过程时间为t1,加速度大小为a1,减速下滑过程时间为t2,加速度大小为a2,根据牛顿第二定律得:
加速下滑过程中,根据牛顿第二定律,
mg-Fmin=ma1
即mg-280=ma1
代入数据解得:a1=3m/s2,方向向下.
减速下滑过程中,根据牛顿第二定律,
Fmax-mg=ma2
即460-mg=ma2
代入数据解得:a2=1.5m/s2,方向向上.
(2)加速过程的末速度为最大速度,也是减速过程的初速度,由题意可得:
vm=a1t1=a2t2
又因为:t1+t2=3
解得:t1=1s,t2=2s
所以:vm=a1t1=3m/s
(3)加速下滑的位移和减速下滑的位移之和为杆子的长度,所以有
s=
1
2a1t12+
1
2a2t22
代入数据解得:s=4.5m
答:该杂技演员在下滑过程中的最大速度为3m/s,杆的长度为4.5m.

点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系.

考点点评: 本题运用牛顿第二定律运动学公式结合分析多过程问题,也可以采用图象法分析最大速度.此题属于中档题.

1年前

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