上的拉力为mg,人始终静止,也处于平衡状态,对人受力分析求解支持力即可.
(2)整个装置始终处于平衡状态,对B点受力分析应用平衡条件便可求解杆子上的力,需要注意的是轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定,杆子对B点的作用力一定沿着杆子.
【解答】解:(1)对重物:人匀速地提起重物,所以重物处于平衡状态,由二力平衡可得绳子上的拉力T=mg
对人:人受竖直向下的重力和竖直向上的支持力和绳子的拉力T,故支持力N=Mg﹣T=Mg﹣mg,代入数据得:N=200N (2)对B点受力分析如图: 由平衡条件得:F′=F=2T 由三角函数:cos30°=解得:FBC=
N
答:(1)此时人对地面的压力是200N;
(2)支架的斜杆BC、横杆AB所受的力各是400
N和200
N
N
17.某质量为60kg的人乘电梯从1到39楼,先由静止开始以2m/s2的加速度向上加速.当速度达到10m/s时做匀速运动,最后做匀减速运动到达39楼,减速过程中人对电梯的压力为540N,全程共经历142m.取g=10m/s2,求: (1)加速过程中,电梯对人的支持力的大小. (2)减速过程中所花费的时间.
(3)人乘电梯从1楼到39楼共花的时间.
【考点】1E:匀变速直线运动的位移与时间的关系;1D:匀变速直线运动的速度与时间的关系.
【分析】(1)据牛顿第二定律求出电梯对人的支持力大小.
(2)据牛顿第二定律求出减速过程中的加速度大小,根据速度时间公式求出匀减速运动的时间.
(3)结合匀加速和匀速运动的时间求出总时间.
【解答】解:(1)加速过程中,根据牛顿第二定律得,F1﹣mg=ma1, 解得电梯对人的支持力
F1=mg+ma1=60×(10+2)N=720N. (2)减速过程中的加速度大小a2=则减速运动的时间t3=加速运动的时间t1=减速运动的位移x3=匀速运动的时间t2=
==
=10s
=5s,加速运动的位移x1==50m, =
=6.7s
=
m=25m,
=
=1m/s2
时间t=t1+t2+t3=5+6.7+10s=21.7s.
答:(1)加速过程中,电梯对人的支持力的大小为720N. (2)减速过程所花的时间为10s.
(3)人乘电梯从1楼到39楼共花的时间为21.7s.
18.如图所示,质量为M=4.0kg的长木板静止在粗糙水平面上,某时刻一质量为m=2.0kg的小木块(可视为质点),以v0=10m/s的初速度从左端滑上长木板,同时用一水平向右的恒力F拉动长木板向右做加速运动,当小木块运动到长木板的最右端时,二者恰好相对静止,此时撤去恒力F,长木板在地面上继续运动一段距离L=4m时的速度为3m/s,已知长木板与小木块间的动摩擦因数μ1=0.5,长本板与地面间动摩擦因数μ2=0.2,加速度g=10m/s2.求: (1)长木板的长度;
(2)作用在长木板上的恒力F大小;
(3)若小木块滑上长木板后,欲将长木板从小木块下抽出,则至少需要多大的力.
【考点】62:功的计算;1E:匀变速直线运动的位移与时间的关系;37:牛顿第二定律.
【分析】根据牛顿第二定律求出撤去拉力后的加速度,结合速度位移公式求出物块与木板达到的共同速度,根据牛顿第二定律和运动学公式,结合相对位移的大小求出木板的长度,以及拉力的大小.欲将长木板从小木块下抽出,则二者达到共同速度时,二者位移相等.
【解答】解:(1)设物块与木板达共同速度v共后,物块与木板一起向右减速滑行,设此过程加速度大小为a,则: a=
=μ2g=0.2×10=2m/s2. ,
代入数据解得v共=5m/s.
对物块,冲上木板后做加速度大小为a1的匀减速运动,对木板,物块冲上后做加速度大小为a2的匀加速运动,经时间t1达共同速度v共. 依题意对小物块有: a1=μ1g=5m/s2,
v共=v0﹣a1t1,代入数据解得t1=1s. 对木板:v共=a2t1,解得a2=5m/s2, 小物块的位移:x物=平板车的位移:x木=
t1=
×1m=7.5m,
t1=×1m=2.5m,
所以小车的长度L=x物﹣x木=7.5﹣2.5m=5m.
(2)由牛顿第二定律,F+μ1mg﹣μ2(M+m)g=Ma2, 代入数据解得F=22N.
(3)欲将长木板从小木块下抽出,则对物块,冲上木板后先做加速度大小为a1
的匀减速运动,后做加速度大小为a1的匀加速运动,对木板,物块冲上后做加速度大小为a2的匀加速运动,后做加速度为a3的匀加速运动到达共同速度前 依题意对小物块有: a1=μ1g=5m/s2,v共=v0﹣a1t1 小物块的位移:x物=
t1
对木板:由牛顿第二定律,F+μ1mg﹣μ2(M+m)g=Ma2, v共=a2t1
木板的位移:x木=a2t12, 达到共同速度后,则 对小物块有:x物′=v共t2+at
对木板:由牛顿第二定律,F﹣μ1mg﹣μ2(M+m)g=Ma3, 木板的位移:x木′=抽出的条件x物总=x木总 代入数据解得F=44N. 答:(1)木板的长度为5m;
(2)作用在平板车上的恒力F大小为22N, (3)则至少需要44N.
2017年6月25日
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