题目内容

12.质量为60kg的消防队员,从一根竖直的长直轻绳上由静止滑下,经2.5s落地.轻绳上端有一力传感器,它记录的轻绳受到的拉力变化情况如图甲所地,取g=10m/s2.消防队员下滑过程中:
(1)他向下匀加速与匀减速的加速度大小分别多大?
(2)最大速度和落地速度各是多少?
(3)在乙图中画出v-t图象.

分析 根据甲图可知在第一秒内,队员的重力大于轻绳的拉力,队员向下做匀加速直线运动,后1.5s内队员的重力小于轻绳的拉力,队员做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律求解加速度; 根据运动学基本公式可求得最大速度和落地速度.再根据求出的速度可明确对应的v-t图象;

解答 解:(1)该队员先在t1=1 s的时间内以加速度a1匀加速下滑,然后在t2=1.5 s的时间内以加速度a2匀减速下滑,
在第1s内,由牛顿第二定律:mg-F1=ma1
得:a1=4m/s2     
后1.5s内,由牛顿第二定律:F2-mg=ma2 
得:a2=2m/s2     
(2)由运动学公式有:vm=a1t1    
代入数据解得最大速度:vm=4m/s    
后1.5s内,由:v=vm-a2t2      
代入数据得:v=1m/s      
(3)根据以上分析可知,图象如图所示:
答:(1)他向下匀加速与匀减速的加速度大小分别多4m/s2和2m/s2
(2)最大速度和落地速度各是4m/s和1m/s;
(3)v-t图象如图所示.

点评 该题要求同学们能根据物体的受力情况分析运动情况,再根据牛顿第二运动定律及运动学规律解题,能从图象中读取有效信息是解题的关键.

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