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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...

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忍不拔的意志和自强不息的精神.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化.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,如图所示.设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦.重力加速度取g=10m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时,试求
(1)运动员竖直向下拉绳的力;
(2)运动员对吊椅的压力.

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(1)以人和吊椅为研究对象,对整体受力分析,由加速度可以求得对绳的拉力; (2)再以吊椅为研究对象,受力分析可以求得对吊椅的压力. 【解析】 解法一:(1)设运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F. 对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示,则有: 2F-(m人+m椅)g=(m人+m椅)a 解得:F=440N 由牛顿第三定律,运动员竖直向下拉绳的力F′=440N, (2)设吊椅对运动员的支持力为FN,对运动员进行受力分析如图所示,则有: F+FN-m人g=m人a 解得:FN=275N 由牛顿第三定律,运动员对吊椅的压力也为275N 解法二:设运动员和吊椅的质量分别为M和m;运动员竖直向下的拉力为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+FN-Mg=Ma  ① F-FN-mg=ma ② 由 ①、②解得:F=440N                FN=275N 答:(1)运动员竖直向下拉绳的力为440N,     (2)运动员对吊椅的压力为275N.
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考点分析:
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器件(代号)规格
电流表(A1量程0~50mA,内阻约为50Ω
电流表(A2量程0~200mA,内阻约为10Ω
电压表(V1量程0~3V,内阻约为10kΩ
电流压(V2量程0~15V,内阻约为25kΩ
滑动变阻器(R1阻值范围0~10Ω,允许最大电流1A
滑动变阻器(R2阻值范围1~100Ω,允许最大电流100mA
直流电源(E)输出电源6V,内阻不计
开关(S) 
导线若干 
①为提高实验结果的准确程度,电流表应选用______;电压表应选用______;滑动变阻器应选用______.(以上均填器材代号)
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B.液滴一定带正电
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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