14.如圖所示,運動員腰部系著不可伸長的繩拖著質(zhì)量m=10kg的輪胎從靜止開始沿著筆直的跑道加速奔跑,經(jīng)過t=3.5s后速度達到v=7m/s后開始勻速跑.已知輪胎與跑道間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,運動員奔跑中拖繩與水平方向夾角為370,將運動員加速跑過程視為勻變速運動,重力加速度g=10m/s2.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)加速階段繩子對輪胎的拉力大小F;
(2)若勻速跑中拖繩從輪胎上脫落,此后輪胎能前進的距離.

分析 (1)根據(jù)速度時間關(guān)系求得輪胎的加速度大小,再根據(jù)牛頓第二定律求得繩的拉力大。
(2)繩脫落后,輪胎在摩擦力作用下做勻減速運動,由牛頓第二定律求得加速度,再由速度位移關(guān)系求得輪胎還能前進的距離.

解答 解:(1)加速階段輪胎的加速度大小為:
a1=$\frac{v}{t}$=$\frac{7}{3.5}m/{s}^{2}=2m/{s}^{2}$…①
設(shè)輪胎受到繩子的拉力F與水平方向的夾角為θ,地面支持力為FN,摩擦力為Ff,根據(jù)牛頓第二定律有:
在豎直方向有:Fsinθ+FN=mg…②
在水平方向有:Fcosθ-Ff=ma1…③
又有:Ff=μFN…④
由①?④式代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得:F=$\frac{700}{11}N$                           
(2)設(shè)拖繩脫落后輪胎在地面滑行的加速度大小為a2、位移大小為x,由牛頓第二定律有:μmg=ma2…⑤
由運動學方程有:v2=2a2x…⑥
由⑤⑥式并代入數(shù)據(jù)可得:x=4.9m 
答:(1)加速階段繩子對輪胎的拉力大小F為$\frac{700}{11}N$;
(2)若勻速跑中拖繩從輪胎上脫落,此后輪胎能前進的距離4.9m.

點評 本題考查了牛頓第二定律和運動學公式的綜合運用,知道加速度是聯(lián)系力學和運動學的橋梁,難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.物體在粗糙的水平面上滑行.從某時刻起,對該物體再施加一水平恒力F,運動了一段時間( 。
A.如果物體改做勻速運動,則力F對物體不做功
B.如果物體改做勻加速直線運動,則力F一定對物體做正功
C.如果物體仍做勻減速運動,則力F一定對物體做負功
D.如果物體改做曲線運動,則力F一定對物體不做功

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.用兩束頻率相同,強度不同的紫外線分別照射兩種相同金屬的表面,均能產(chǎn)生光電效應,那么(  )
A.兩束光的光子能量不同
B.兩種情況下單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)相同
C.兩種情況下逸出的光電子的最大初動能相同
D.兩種情況下逸出的光電子的最大初動能不同

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.伽利略用實驗研究自由落體運動的規(guī)律,首先在斜面上做實驗,這也是為了“重彈重力”,但驗證v∝t時又遇到了困難,他的最大困難是(  )
A.不能很準確地測定下落的距離B.不能測出下落物體的瞬時速度
C.當時沒有測量時間的儀器D.當時沒有記錄落體運動的數(shù)碼相機

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.在如圖所示的坐標系中,在y>0的空間中存在勻強電場,場強沿y軸負方向;在y<0的空間中存在勻強磁場,磁場方向垂直xOy平面(紙面)向外,一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運動粒子,經(jīng)過y軸上y=h處的點P1時速為v0,方向沿x軸正方向;然后,經(jīng)過x軸上x=1.5h處的P2;點進入磁場,不計重力,求:
(1)粒子到達P2時速度的大小和方向;
(2)電場強度的大。
(3)若在y軸的負半軸上D(0,-1.5h)處固定一個與x軸平行的足夠長的彈性絕緣擋板(粒子與其相碰時電量不變,原速度反彈),粒子進入磁場偏轉(zhuǎn)后恰好能垂直撞擊在擋板上,則磁感應強度B應為多大,并求粒子從P1出發(fā)到第2次與擋板作用所經(jīng)歷的時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.物體做初速度為零的勻加速直線運動,第1s內(nèi)的位移大小為5m,則該物體(  )
A.3s內(nèi)位移大小為40mB.1s末速度的大小為5m/s
C.第3s內(nèi)位移大小為25mD.2s末速度的大小為15m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

6.某同學在“探究感應電流產(chǎn)生的條件”的實驗中,將直流電源、滑動變阻器、線圈A(有鐵芯)、線圈B、靈敏電流計及開關(guān)按圖連接成電路.在實驗中,該同學發(fā)現(xiàn)開關(guān)閉合的瞬間,靈敏電流計的指針向左偏.由此可以判斷,在保持開關(guān)閉合的狀態(tài)下( 。
A.當線圈A中的鐵芯拔出時,靈敏電流計的指針向右偏
B.當線圈A拔出時,靈敏電流計的指針向左偏
C.當滑動變阻器的滑片加速向N端滑動時,靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)
D.當滑動變阻器的滑片減速向N端滑動時,靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)

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3.重物從地面以10m/s的速度豎直向上拋出,忽略空氣阻力,則物體從拋出到落回地面在空中的運行時間是(g=10m/s2)(  )
A.0.2 sB.1 sC.2 sD.1.8 s

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.如圖所示,某段滑雪道傾角為30°,總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運動員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑,加速度為$\frac{1}{4}$g.在他從上向下滑到底端的過程中,下列說法正確的是( 。
A.運動員減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能
B.運動員減少的重力勢能為mgh
C.運動員獲得的動能為$\frac{1}{2}$mgh
D.下滑過程中系統(tǒng)減少的機械能為$\frac{1}{2}$mgh

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