在世界壮汉大赛上有拉汽车前进的一项比赛,如图2-1-2是某壮汉正通过绳索拉汽车运动.则汽车所受拉力的施力物体和受力物体分别是( )
图2-1-2
A.壮汉、汽车 B.壮汉、绳索
C.绳索、汽车 D.汽车、绳索
【解析】:选C.要研究的是汽车,直接对汽车产生拉力的是绳索而不是壮汉,汽车所受拉力是绳索和汽车之间的相互作用,故其施力物体是绳索,受力物体是汽车.
下列关于力的说法错误的是( )
A.力是物体与物体之间的相互作用
B.力可以只有施力物体而没有受力物体
C.力是矢量,它既有大小又有方向
D.力可以用带箭头的线段表示
【解析】:选B.力是物体与物体之间的相互作用,故一个力既有施力物体,又有受力物体,B错误,其余都是正确的.
美国密执安大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘NASA的飞艇参加了“微重力学生飞行机会计划”.飞行员将飞艇开到6000 m的高空后,让飞艇由静止下落,以模拟一种微重力的环境.下落过程飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍,这样,可以获得持续25 s之久的失重状态,大学生们就可以进行微重力影响的实验.紧接着飞艇又做匀减速运动.若飞艇离地面的高度不得低于500 m,重力加速度g取10 m/s2,试计算:
(1)飞艇在25 s内下落的高度;
(2)在飞艇后来的减速过程中,大学生对座位的压力是其重力的多少倍.
【解析】:(1)设飞艇在25 s内下落的加速度为a1,根据牛顿第二定律可得
mg-F阻=ma1,
解得:a1==9.6 m/s2.
飞艇在25 s内下落的高度为
h1=a1t2=3000 m.
(2)25 s后飞艇将做匀减速运动,开始减速时飞艇的速度v为
v=a1t=240 m/s.
减速运动下落的最大高度为
h2=(6000-3000-500)m=2500 m.
减速运动飞艇的加速度大小a2至少为
a2==11.52 m/s2.
设座位对大学生的支持力为N,则
N-mg=ma2,
N=m(g+a2)=2.152mg
根据牛顿第三定律,N′=N
即大学生对座位压力是其重力的2.152倍.
.一同学想研究电梯上升过程的运动规律.某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为5 kg的砝码和一套便携式DIS实验系统,砝码悬挂在力传感器上.电梯从第一层开始启动,中间不间断,一直到最高层停止.在这个过程中,显示器上显示出的力随时间变化的关系如图所示.取重力加速度g=10 m/s2,根据图中的数据,求:
图3-6-14
(1)电梯在最初加速阶段的加速度a1与最后减速阶段的加速度a2的大小;
(2)电梯在3.0~13.0 s时间段内的速度v的大小;
(3)电梯在19.0 s内上升的高度H.
【解析】:根据牛顿第二定律得
(1)a1== m/s2=1.6 m/s2,
a2== m/s2=0.8 m/s2.
(2)v1=a1t1=1.6×3 m/s=4.8 m/s.
(3)H=a1t+v1t2+a2t=×1.6×32 m+4.8×10 m+×0.8×62 m=7.2 m+48 m+14.4 m
=69.6 m.
某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为490 N.他将弹簧测力计移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内,弹簧测力计的示数如图3-6-12所示,电梯运行的v-t图像可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )
图3-6-12
图3-6-13
.为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯.无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转.一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图3-6-11所示.那么下列说法中正确的是( )
图3-6-11
A.顾客始终受到三个力的作用
B.顾客始终处于超重状态
C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下
D.顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方,再竖直向下
【解析】:选C.顾客在扶梯上如果是随着扶梯做加速运动,则顾客所受合外力与扶梯所受合外力方向相同,均沿斜面向上,所以顾客除受重力和竖直向上的支持力外,还受到扶梯对顾客脚的静摩擦力水平向右,但顾客在匀速运动时,不受摩擦力作用,否则合外力就不可能为零,所以A错误;顾客只有在随着扶梯加速运动时,才处于超重状态,所以B错误;在顾客随着扶梯做加速运动时,顾客对扶梯的作用力包括顾客对扶梯的竖直向下的压力和水平向左的静摩擦力,总的方向指向左下方,在顾客随着扶梯匀速运动时,顾客对扶梯的作用力只有压力,竖直向下,所以C正确,D错误.