Question

（14分）在大型文藝節(jié)目《白云之帆》表演中，由地面上近1200人用繩索拉著180名演員上演著“空中飛人”。九分鐘的時(shí)間里，180名塔溝武校的武林小子在帆屏上時(shí)而俯沖而下，時(shí)而攀沿升空，演繹了一場(chǎng)世界罕見的驚險(xiǎn)、刺激卻又浪漫、溫馨的節(jié)目。現(xiàn)在把他們某次訓(xùn)練過程中的情節(jié)簡(jiǎn)化成如下模型：如圖所示，地面上的人通過定滑輪用輕繩將質(zhì)量m=50kg的演員從靜止豎直向上拉高28m，用時(shí)t=7s，演員在豎直方向上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再做勻減速直線運(yùn)動(dòng)后靜止在高空。其加速和減速過程中的加速度之比為2:5，忽略滑輪的質(zhì)量和滑輪與軸之間的摩擦力。求：

（1）演員在勻加速上升過程中的加速度；

（2）演員在勻減速上升過程中繩子對(duì)地面上的人的拉力為多少？（g=10m/s²）

 

Answer 1

【答案】

(1) a₁=1.6m/s² (2) T=0N

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng)加速度的關(guān)系，a₁t₁=a₂t₂（2分），

設(shè)勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t₁和t₂

由題意知：t=7s=t₁+t₂  ，a₁：a₂=2：5，解得t₁=5s，t₂=2s（2分），

對(duì)勻減速運(yùn)動(dòng)采取逆向思維，則運(yùn)行的總位移=28m（2分）

代入數(shù)據(jù)可得勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a₁=1.6m/s²  （2分）      勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度為 a₂=4.0m/s²（2分）

本問也可采用v-t圖象的方法：，解得v=8m/s

v=a₁t₁= a₂t₂，a₁：a₂=2：5， t=7s=t₁+t₂，解得勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a₁=1.6m/s²，勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度為 a₂=4.0m/s²

（2）演員在勻減速上升過程由牛頓第二定律可得mg-T=ma₂（2分）     解得T=300N（1分）       

故輕繩對(duì)地面上的人的拉力F=T=300N（1分）

考點(diǎn)：勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律  牛頓第二定律