11.(15分)(2009·安徽高考)在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳 

索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和

自强不息的精神.为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,

可将过程简化如下:一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一

吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图9所示.设运动员的质

量为65 kg,吊椅的质量为15 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,重力加

速度取g=10 m/s2.当运动员与吊椅一起以加速度a=1 m/s2上升时,试求:

图9

(1)运动员竖直向下拉绳的力;

(2)运动员对吊椅的压力.

解析:法一:(1)设运动员和吊椅的质量分别为Mm,绳拉运动员的力为F.以运动员和吊椅整体为研究对象,受到重力的大小为(M+m)g,向上的拉力为2F,根据牛顿第二定律

2F-(M+m)g=(M+m)a

解得F=440 N

根据牛顿第三定律,运动员拉绳的力大小为440 N,方向竖直向下.

(2)以运动员为研究对象,运动员受到三个力的作用,重力大小Mg,绳的拉力F,吊椅对运动员的支持力FN.根据牛顿第二定律

F+FNMgMa

解得FN=275 N

根据牛顿第三定律,运动员对吊椅压力大小为275 N,方向竖直向下.

法二:设运动员和吊椅的质量分别为Mm;运动员对绳竖直向下的拉力大小为F,对吊椅的压力大小为FN.

根据牛顿第三定律,绳对运动员的拉力大小为F,吊椅对运动员的支持力大小为FN.分别以运动员和吊椅为研究对象,根据牛顿第二定律

F+FNMgMa                                               

FFNmgma                           

由①②得F=440 N FN=275 N.

答案:(1)440 N,方向竖直向下

(2)275 N,方向竖直向下

 0  373159  373167  373173  373177  373183  373185  373189  373195  373197  373203  373209  373213  373215  373219  373225  373227  373233  373237  373239  373243  373245  373249  373251  373253  373254  373255  373257  373258  373259  373261  373263  373267  373269  373273  373275  373279  373285  373287  373293  373297  373299  373303  373309  373315  373317  373323  373327  373329  373335  373339  373345  373353  447090 

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