题目内容

假设一质量为m=205kg的赛艇在水中航行时受到的总阻力与它的速度关系如图,赛艇在以恒定牵引力由静止开始加速,当赛艇速度达到5m/s时,其加速度恰好为4m/s2.已知赛艇在这一恒定牵引力所能达到的最大速度是10m/s,试求这一恒定牵引力是多大?

【答案】分析:根据牛顿第二定律和阻力与速度的关系,得出速度与牵引力的表达式,结合加速度为零时,速度最大,以及赛艇速度达到5m/s时,其加速度恰好为4m/s2.求出牵引力的大小.
解答:解:从图象可知,赛艇受到的总阻力与速度成正比关系,设赛艇受到的恒定牵引力为F,阻力与速度的比例系数为k,则阻力为:f=kv  (1)
根据牛顿第二定律得:F-f=ma-----------(2)
(1)、(2)两式可得:v=----------(3)
可见当a=0时v达到最大,即有:10=--------(4)
将已知v=5m/s和a=4m/s2代入(3)式得:5=--------(5)
代入已知数据解(4)、(5)可得:F=1640N
答:这一恒定的牵引力大小为1640N.
点评:解决本题的关键知道牵引力等于阻力时,即加速度为零时,速度最大,结合牛顿第二定律进行求解.
练习册系列答案
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(1 )如图,某同学用游标为20分度的卡尺测量一金属圆板的直径为
 
cm.
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(2)某同学在研究平抛运动的实验中,他在竖直墙上记录了抛物线轨迹的一部分,如图所示,O点不是抛出点,X轴沿水平方向,由图中所给的数据求:①小球平抛的初速度是
 
m/s;②从抛出点到S点所经历的时间是
 
s.g取10m/s2.
(3 )用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的“交流“和”直流”两种.重锤从高处由静止开始下落,拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量、分析,即可验证机械能守恒定律.
精英家教网①下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的“直流“上;
C.先释放纸带,再接通电源打出一条纸带;
D.测量纸带上某些点间的距离;
E.根据测量的结果,分别计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能.
其中操作不当的步骤是
 
.(填选项前对应的序号字母)
②正确操作后打出的纸带如图所示,根据打出的纸带,选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E,测出AC的距离为s1,CE的距离为s2,打点的频率为f,根据这些条件,打C点时重锤下落的速率vc=
 

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③实验中发现,重锤减小的重力势能大于重锤增加的动能,其主要原因是在重锤下落的过程中受到阻力作用,假设阻力大小不变,可以通过该实验装置测阻力的大小.若已知当地重力加速度为g,重锤的质量为m.试用这些物理量、打点的频率f和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落过程中受到的阻力大小F=
 

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