题目内容
10．
成都不仅是一个宜居城市，也是一个旅游胜地．来成都游玩的旅客都会去位于三环路外侧的欢乐谷体验一番，其中的“天地双雄”是成人体验刺激的一个重要项目（如图甲）．其模型简化如下：一个竖直塔被固定在水平地面上，将人用安全带固定在座椅上（如图乙），座椅在电动机带动下迅速上升和下落．现有质量为70kg的旅客用安全带固定在座椅上静止时，安全带恰好无力作用．旅客从塔底由静止开始向上匀加速，再匀减速到达60m高的塔顶时速度恰好为零，全过程所用时间为3s，且该过程中座椅对旅客的作用力（向上加速阶段）和安全带对旅客的作用力（向上减速阶段）恰好大小相等．可近似认为旅客运动位移为塔高，座椅后背光滑且竖直，座椅底板光滑水平．（g=10m/s2），求：（1）旅客上升过程中的最大速度；
（2）在上升减速过程中，安全带对旅客的作用力．
分析 （1）根据位移与时间的关系求解最大速度大小．
（2）根据运动学公式得到加速和减速的加速度，再结合牛顿第二定律可以求出安全带对旅客的作用力．
解答 解：（1）在匀加速过程中，有：${h}_{1}=\frac{1}{2}{v}_{m}t$
在匀减速过程中，有：${h}_{2}=\frac{1}{2}{v}_{m}{t}_{2}$
又：h1+h2=60m，t1+t2=3s
联立解得最大速度：vm=40m/s
（2）根据牛顿第二定律，匀加速过程有：F-mg=ma1
且：${a}_{1}=\frac{{v}_{m}}{{t}_{1}}$
匀减速过程有：F+mg=ma2
且：${a}_{2}=\frac{{v}_{m}}{{t}_{2}}$
联立解得：${t}_{1}=2s，\\;\\;{t}_{2}=1s，\\;\\;F=3mg=2100N$t2=1s，F=3mg=2100N
答：（1）旅客上升过程中的最大速度为40m/s；
（2）在上升减速过程中，安全带对旅客的作用力为2100N．
点评 本题主要考查了牛顿第二定律、运动学公式的应用，关键根据旅客的运动情况求解运动学物理量，再根据牛顿第二定律列式计算．
练习册系列答案
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1．如图甲所示，abcd是匝数为100匝、边长为10cm、总电阻为0.1Ω的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是（ ）
| A． | 导线圈中产生的是交变电流 | |
| B． | 在t=1s时，ad边受安培力方向向右 | |
| C． | 在0～2s内通过导线横截面的电荷量为10C | |
| D． | 在t=2.5s时导线框产生的感应电动势为1V |
1．某同学为了测定物块与桌面之间的动摩擦因数，采用了如图1所示的一套装置进行实验，使物块A位于水平桌面的O点时，重物B刚好接触地面．将A拉到P点，待B稳定后由静止释放，A最终滑到Q点．分别测量OP、OQ的长度h和s．改变h，重复以上的操作，分别测出以下几组实验数据．
乙同学在如图2中已标出第1、2、3、4、5、6组数据对应的坐标点，并画出s-h关系图线．
①A、B的质量分别设为mA、mB，则s与h之间应该满足的关系式为s=（$\frac{{m}_{B}-μ{m}_{A}}{μ{m}_{B}}$）h．
②实验中测得A、B的质量之比mA：mB=4：5，则根据s-h图线计算出物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.59．
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| h/cm | 10.0 | 20.0 | 30.0 | 40.0 | 50.0 | 60.0 |
| s/cm | 9.5 | 12.5 | 28.5 | 39.0 | 48.0 | 56.5 |
①A、B的质量分别设为mA、mB，则s与h之间应该满足的关系式为s=（$\frac{{m}_{B}-μ{m}_{A}}{μ{m}_{B}}$）h．
②实验中测得A、B的质量之比mA：mB=4：5，则根据s-h图线计算出物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.59．
5．
2016年9月15日，我国的空间实验室天宫二号在酒泉成功发射．9月16日，天宫二号在椭圆轨道Ⅰ的远地点A开始变轨，变轨后在圆轨道Ⅱ上运行，如图所示，A点离地面高度约为380km，地球同步卫星离地面高度约为36000km．若天宫二号变轨前后质量不变，则下列说法正确的是（ ）
2016年9月15日，我国的空间实验室天宫二号在酒泉成功发射．9月16日，天宫二号在椭圆轨道Ⅰ的远地点A开始变轨，变轨后在圆轨道Ⅱ上运行，如图所示，A点离地面高度约为380km，地球同步卫星离地面高度约为36000km．若天宫二号变轨前后质量不变，则下列说法正确的是（ ）| A． | 天官二号在轨道Ⅰ上运行通过近地点B时速度最小 | |
| B． | 天宫二号在轨道Ⅰ上运行的周期可能大于在轨道Ⅱ上运行的周期 | |
| C． | 天官二号在轨道Ⅱ上运行的周期一定大于24 h | |
| D． | 天宫二号在轨道Ⅰ上运行通过A点时的速度一定小于在轨道Ⅱ上运行通过A点时的速度 |
（1）在用小球、斜槽、重垂线、木板、坐标纸、图钉、铅笔做“研究平抛运动”的实验中，下列说法正确的是CD
2．
如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则（ ）
如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则（ ）| A． | a点与b点的线速度大小相等 | B． | a点与b点的角速度大小相等 | ||
| C． | a点与c点的线速度大小相等 | D． | a点与d点的向心加速度大小相等 |
19．下列说法正确的是 （ ）
| A． | 布朗运动虽不是分子运动，但它证明了液体（或气体）分子在做无规则运动 | |
| B． | 扩散现象可以在液体、气体中进行，但不能在固体中发生 | |
| C． | 分子间的距离增大时，分子间引力和斥力均减小，分子势能可能增大，也可能减小 | |
| D． | 轮胎充足气后很难压缩，是因为轮胎内气体分子间的斥力作用 | |
| E． | 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会减小 |
3．
在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关S闭合后（ ）
在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关S闭合后（ ）| A． | 通过L1的电流为通过L2的电流的2倍 | |
| B． | L1的电阻值为12Ω | |
| C． | L1消耗的电功率为0.75W | |
| D． | L2消耗的电功率为0.375W |