12．在訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員奔跑中下肢向后的蹬踏力量時(shí)，有一種方法是讓運(yùn)動(dòng)員腰部系繩拖汽車(chē)輪胎奔跑，如圖所示．一次訓(xùn)練中，運(yùn)動(dòng)員腰部系著不可伸長(zhǎng)的繩拖著質(zhì)量m=11kg的輪胎從靜止開(kāi)始沿著筆直的跑道加速奔跑，經(jīng)過(guò)t1=3s后速度達(dá)到v1=6m/s開(kāi)始勻速跑，在勻速跑中的某時(shí)刻拖繩從輪胎上脫落，運(yùn)動(dòng)員立即減速．當(dāng)運(yùn)動(dòng)員速度減為零時(shí)發(fā)現(xiàn)輪胎靜止在其身后s0=2m處．已知輪胎與跑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5，運(yùn)動(dòng)員奔跑中拖繩兩結(jié)點(diǎn)的距L=2m、結(jié)點(diǎn)高度差視為定值H=1.2m；將運(yùn)動(dòng)員加速跑和減速過(guò)程視為勻變速運(yùn)動(dòng)，取g=10m/s2．求：
（1）加速階段繩子對(duì)輪胎的拉力大小T；
（2）運(yùn)動(dòng)員減速的加速度大�。�

分析 （1）根據(jù)速度時(shí)間公式求出勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小，然后對(duì)輪胎受力分析，抓住豎直方向上的合力為零，水平方向產(chǎn)生加速度，結(jié)合牛頓第二定律求出拉力的大�。�
（2）根據(jù)牛頓第二定律和速度位移公式求出輪胎減速運(yùn)動(dòng)的距離，根據(jù)位移關(guān)系求出運(yùn)動(dòng)員減速運(yùn)動(dòng)的位移，結(jié)合速度位移公式求出勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大�。�

解答 解：（1）設(shè)加速階段輪胎的加速度大小為a1，由運(yùn)動(dòng)學(xué)方程有：
v1=a1t1 ①
設(shè)輪胎受到繩子的拉力T與水平方向的夾角為θ，地面支持力為N，摩擦力為f，
在豎直方向有：Tsinθ+N=mg      ②
在水平方向有：Tcosθ-f=ma1 ③
又有：f=μN(yùn)      ④
由題意得：sinθ=0.6，cosθ=0.8
由①～④式及相關(guān)數(shù)據(jù)得：T=70N 
（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s，運(yùn)動(dòng)員減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a3
由牛頓第二定律有：μmg=ma2 ⑤
由運(yùn)動(dòng)學(xué)方程有：v12=2a2s     ⑥
v12=2a3（s+s0-Lcosθ）        ⑦
由⑤～⑦式并代入數(shù)據(jù)可得：a3=4.5m/s2
答：（1）加速階段繩子對(duì)輪胎的拉力大小T為70N；
（2）運(yùn)動(dòng)員減速的加速度大小為4.5m/s2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用，知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁，難度中等．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

2．如圖所示，一質(zhì)量為M的傾角為θ的斜面放在水平地面上，質(zhì)量為m的物塊沿斜面勻速下滑．下滑過(guò)程中對(duì)物塊施加一個(gè)斜向下的恒力F（圖中未畫(huà)出）．下列說(shuō)法正確的是（　�。�
A．物塊沿傾角為θ的斜面勻速下滑時(shí)，斜面與地面間有靜摩擦力
B．施加恒力F后，物塊一定沿斜面減速下滑
C．施加恒力F后，物塊受到的摩擦力可能減小
D．施加恒力F后，在物塊下滑過(guò)程中斜面與地面間的摩擦力為零

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

3．甲、乙兩球位于同一豎直直線上的不同位置，甲比乙的位置高，如圖所示，將甲、乙兩球分別以v1、v2的初速度沿同一水平方向拋出，不計(jì)空氣阻力，下列條件中有可能使乙球擊中甲球的是（　�。�
A．同時(shí)拋出B．甲早拋出C．初速度v1＞v2D．初速度v1＜v2

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

20．A、B兩點(diǎn)在同一條豎直線上，A點(diǎn)離地而的高度為2.5h，B點(diǎn)離地面高度為2h．將兩個(gè)小球分別從A、B兩點(diǎn)水平拋出，它們?cè)赑點(diǎn)相遇，P點(diǎn)離地面的高度為h．已知重力加速度為g，則（　�。�
A．兩個(gè)小球一定同時(shí)拋出
B．兩個(gè)小球拋出的時(shí)間間隔為（$\sqrt{3}$-$\sqrt{2}$）$\sqrt{\frac{h}{g}}$
C．小球A、B拋出的初速度之比$\frac{{v}_{A}}{{v}_{B}}$=$\sqrt{\frac{3}{2}}$
D．小球A、B拋出的初速度之比$\frac{{v}_{A}}{{v}_{B}}$=$\sqrt{\frac{2}{3}}$

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：解答題

7．如圖所示，A、B是靜止在光滑水平地面上相同的兩塊長(zhǎng)木板，長(zhǎng)度均為L(zhǎng)=0.75m，A的左端和B的右端接觸，兩板的質(zhì)量均為M=2.0kg．C是一質(zhì)量為m=1.0kg的小物塊，現(xiàn)給它一初速度v0=2.0m/s，使它從B板的左端開(kāi)始向右滑動(dòng)．已知C與A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.20，最終C與A保持相對(duì)靜止．取重力加速度g=10m/s2，求木板A、B最終的速度分別是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

17．兩點(diǎn)電荷q1、q2固定在x軸上，在+x軸上每一點(diǎn)的電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中x=x0處的電勢(shì)為零，x=x1處的電勢(shì)最低．下列說(shuō)法正確的是（　�。�
A．x=x0處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B．x=x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零
C．q1帶正電、q2帶負(fù)電D．q1的電荷量比q2的大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

4．下列說(shuō)法中正確的是（　�。�
A．無(wú)論入射光的頻率多么低，只要該入射光照射金屬的時(shí)間足夠長(zhǎng)，也能產(chǎn)生光電效應(yīng)
B．氫原子的核外電子，在由離核較遠(yuǎn)的軌道自發(fā)躍遷到離核較近的軌道的過(guò)程中，放出光子，電子動(dòng)能增加，原子的電勢(shì)能減小
C．在用氣墊導(dǎo)軌和光電門(mén)傳感器做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，在兩滑塊相碰的端面上裝不裝上彈性碰撞架，不會(huì)影響動(dòng)量是否守恒
D．鈾原子核內(nèi)的某一核子與其他核子間都有核力作用
E．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，釋放的能量是（2m1+2m2-m3）c2

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

1．一個(gè)質(zhì)量為0.15kg的壘球以15m/s的速度飛來(lái)，被球棒以30m/s的速度反向擊回．以壘球初速度方向?yàn)檎�，在球棒擊球過(guò)程中，壘球的末動(dòng)量為-4.5 kg•m/s，球棒的動(dòng)量變化量為6.75 kg•m/s．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：解答題

2．如圖所示，豎直固定的軌道內(nèi)有一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，彈簧下端固定在水平地面上．質(zhì)量為m的物體可沿軌道上、下運(yùn)動(dòng)，物體與軌道間的最大摩擦力和動(dòng)摩擦力大小都為f=$\frac{mg}{4}$．已知彈簧彈性勢(shì)能EP=$\frac{1}{2}$kx2，式中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量（即彈簧伸長(zhǎng)或縮短的長(zhǎng)度），彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，物體在距離彈簧為H的高度從靜止下落．試求：
（1）物體從靜止開(kāi)始下落到剛與彈簧接觸所經(jīng)歷的時(shí)間t；
（2）物體到達(dá)最低位置時(shí)，求彈簧的最大形變量x；
（3）物體到達(dá)最低位置后能否回彈？若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由；若能，請(qǐng)求出從最低位置第一次回彈
的高度h．

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