4．一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住，如圖所示．設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為65kg，吊椅的質(zhì)量為15kg，不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦，重力加速度取g=10m/s2．當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起正以加速度a=2m/s2上升時(shí)，試求：
（1）運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力；
（2）運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力．

分析 （1）以人和吊椅為研究對(duì)象，對(duì)整體受力分析，由加速度，根據(jù)牛頓第二定律可以求得對(duì)繩的拉力；
（2）再對(duì)運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律求出支持力，從而結(jié)合牛頓第三定律求出壓力的大小．

解答 解：（1）設(shè)運(yùn)動(dòng)員受到繩向上的拉力為F，由于跨過定滑輪的兩段繩子拉力相等，吊椅受到繩的拉力也是F．對(duì)運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體進(jìn)行受力分析，則有：
2F-（m人+m椅）g=（m人+m椅）a
F=480N
由牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力
F'=480N
（2）設(shè)吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力為FN，對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行受力分析如圖所示，則有：
F+FN-m人g=m人a
FN=300N
由牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力也為300N．        
答：（1）運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力為480N；
（2）運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力為300N．

點(diǎn)評(píng) 分析多個(gè)物體的受力時(shí)，一般先用整體法來求得共同的加速度，再用隔離法分析單個(gè)物體的受力，求得物體的受力情況，本題就是典型的應(yīng)用整體隔離法的題目．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

14．如圖甲所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W． 當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出．

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取的措施是；
（2）每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的部分進(jìn)行測(cè)量；
（3）下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請(qǐng)將第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì)應(yīng)的位置；
次數(shù)/數(shù)據(jù)/物理量橡皮筋做的功Wn10個(gè)間隔的距離S、時(shí)間T小車速度vn小車速度平方vn2
1W0.200m0.2s1.01.0
22W0.280m0.2s1.41.96
33W0.300m0.2s1.52.25
44W0.400m0.2s2.04.0
55W0.450m0.2s2.25
（4）從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn∝vn2． 請(qǐng)你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)，在如圖乙所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性；
（5）若在實(shí)驗(yàn)中你做出的圖線與理論的推測(cè)不完全一致，你處理這種情況的做法是：分析誤差來源或改進(jìn)試驗(yàn)方案或測(cè)量手段，重新進(jìn)行試驗(yàn)．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

15．電子感應(yīng)加速器（betatron）的基本原理如下：一個(gè)圓環(huán)真空室處于分布在圓柱形體積內(nèi)的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向沿圓柱的軸線，圓柱的軸線過圓環(huán)的圓心并與環(huán)面垂直．圓中兩個(gè)同心的實(shí)線圓代表圓環(huán)的邊界，與實(shí)線圓同心的虛線圓為電子在加速過程中運(yùn)行的軌道．已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律為B=B0cos（$\frac{2πt}{T}$），其中T為磁場(chǎng)變化的周期．B0為大于0的常量．當(dāng)B為正時(shí)，磁場(chǎng)的方向垂直于紙面指向紙外．若持續(xù)地將初速度為v0的電子沿虛線圓的切線方向注入到環(huán)內(nèi)（如圖），則電子在該磁場(chǎng)變化的一個(gè)周期內(nèi)可能被加速的時(shí)間是（　�。�
A．0～$\frac{T}{4}$B．$\frac{T}{4}$～$\frac{T}{2}$C．$\frac{T}{2}$～$\frac{3T}{4}$D．$\frac{3T}{4}$～T

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

12．為了“探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，查資料得知，彈簧的彈性勢(shì)能Ep=$\frac{1}{2}$kx2，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧長(zhǎng)度的變化量．
某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球（質(zhì)量為m）運(yùn)動(dòng)來探究這一問題．
為了研究方便，把小鐵球O放在水平桌面上做實(shí)驗(yàn)，讓小球O在彈力作用下運(yùn)動(dòng)，即只有彈簧推力做功．
該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：
首先進(jìn)行如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)：將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來，在彈簧的另一端掛上小鐵球O，靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)量為d．

在此步驟中，目的是要確定物理量彈簧勁度系數(shù)k，用m、d、g表示為$\frac{mg}s6etb6w$．
接著進(jìn)行如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)：將這根彈簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小鐵球O壓縮，測(cè)得壓縮量為x，釋放彈簧后，小鐵球O被推出去，從高為h的水平桌面上拋出，小鐵球O在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離為L(zhǎng)．
小鐵球O的初動(dòng)能Ek1=0．
小鐵球O的末動(dòng)能Ek2=$\frac{{mg{L^2}}}{4h}$．
彈簧對(duì)小鐵球O做的功W=$\frac{{mg{x^2}}}{2d}$．（用m、x、d、g表示）
對(duì)比W和Ek2-Ek1就可以得出“外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，即在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

19．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)采用圖所示的裝置探究外力功與物體速度變化的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們先“平衡摩擦力”，即調(diào)節(jié)木板的傾角，使小車沒有受到皮筋的拉力時(shí)正好勻速下滑．然后他們依次分別用1條，以及2條、3條、4條、5條同樣的橡皮筋并在一起進(jìn)行了5次實(shí)驗(yàn)．各次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都相同，小車在橡皮筋拉力的作用下，彈出并沿木板滑行，橡皮筋做功使小車獲得的速度可通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出．圖17b是利用數(shù)據(jù)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得到的W-v和W-v2圖象．

（1）根據(jù)這兩個(gè)圖象可以得出的結(jié)論是：橡皮筋做的總功與小車獲得的速度的平方成正比．（選填“速度”或“速度的平方”）
（2）如果實(shí)驗(yàn)小車的質(zhì)量為0.20kg，則根據(jù)W-v2圖象可知每一條橡皮筋對(duì)小車做的功W0為0.09J．
（3）實(shí)驗(yàn)中如果小車的速度過大，將導(dǎo)致紙帶上打出的點(diǎn)跡過少，從而難以選擇合適的點(diǎn)來計(jì)算小車的速度．解決這個(gè)問題可以采取的方法是：適當(dāng)增加小車的質(zhì)量
．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

9．為了探究“合外力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：
第一步：如圖甲所示，把木板一端墊起，滑塊通過跨過定滑輪的輕繩與一質(zhì)量為m的重錘相連，重錘下連一紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊，滑塊沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng)．
第二步：如圖乙所示，保持木板傾角不變，取下細(xì)繩和重錘，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在木板靠近定滑輪處，將滑塊與紙帶相連，使紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，
第三步：接通電源釋放滑塊，使之從靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，打出的紙帶如圖丙所示．其中打下計(jì)數(shù)點(diǎn)0時(shí)，滑塊的速度為零，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T．

（1）根據(jù)紙帶求打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打E點(diǎn)時(shí)滑塊的速度vE=$\frac{{x}_{6}-{x}_{4}}{2T}$，
（2）合外力在OE段對(duì)滑塊做功的表達(dá)式WOE=mgx5；（當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭）
（3）利用圖丙數(shù)據(jù)求出各段合外力對(duì)滑塊所做的功形及A、B、C、D、E各點(diǎn)的瞬間速度v，以v2為縱軸，以W為橫軸建坐標(biāo)系，作出v2-W圖象，發(fā)現(xiàn)它是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，測(cè)得直線斜率為k，則滑塊質(zhì)量M=$\frac{2}{k}$．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

16．在用自由落體法“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)中，

（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了圖1中所給的器材，以下所列器材中必需的有AD．（填字母）
A．毫米刻度尺       B．秒表     C．天平       D．低壓交流6V電源
（2）圖2為實(shí)驗(yàn)打下的紙帶，紙帶上的點(diǎn)都是連續(xù)打下的點(diǎn)．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源周期為T，重力加速度為g．量得A、B、C各點(diǎn)到起點(diǎn)O（打下的第一個(gè)點(diǎn)）的長(zhǎng)度分別是 h1、h2、h3．已知重錘質(zhì)量為m，從起點(diǎn)O到B點(diǎn)重錘所受重力做功WG=mgh2，動(dòng)能增加量△EK=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．（用題中所給字母表示）
（3）在實(shí)驗(yàn)中，WG和△EK增并不嚴(yán)格相等，產(chǎn)生誤差的主要原因是重錘下落過程受到阻力作用．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

13．如圖所示，物體沿斜面加速下滑，甲圖中在物體上再放上一個(gè)小物體，乙圖中在物體上加一個(gè)豎直向下的力F，下列關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是（　�。�
A．甲圖中物體的加速度增大，乙圖中物體的加速度增大
B．甲圖中物體的加速度增大，乙圖中物體的加速度不變
C．甲圖中物體的加速度不變，乙圖中物體的加速度增大
D．甲圖中物體的加速度不變，乙圖中物體的加速度不變

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

14．（1）如圖1所示為某同學(xué)所安裝的“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置．

①在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為了使小車受到合外力等于砝碼和砝碼盤的總重量，通常采用如下兩個(gè)措施：
A．平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車在砝碼盤的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶與小車一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
B．在調(diào)整砝碼多少的過程中，要保證砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M．
以上哪一個(gè)措施中有何重大錯(cuò)誤？（說明錯(cuò)誤點(diǎn)）
②如圖2是上述實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是0.02s，結(jié)合圖中給出的數(shù)據(jù)（單位cm），求出小車運(yùn)動(dòng)加速度的大小為4.0m/s2，并求出紙帶中P點(diǎn)瞬時(shí)速度大小為2.6m/s（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（2）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a-F圖線，如圖（b）所示．

①圖線甲是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的（選填“甲”或“乙”）；
②滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5kg；滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1．

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