| 受力分析 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修1

第三章 相互作用

3.5 力的分解

受力分析

极限项目让人们不断挑战自我。

如图所示,攀岩运动员在到达较高处时,为恢复体能,每攀爬一 步都稍作停留。在其确定好双手及蹬脚的位置后,用力一蹬向上攀爬一步的过程中,运动员$(\qquad)$

["

先超重,后失重

","

先失重,后超重

","

始终处于超重状态

","

始终处于失重状态

"]
[["A"]]

运动员竖直方向向上先做加速运动后做减速运动,加速度先向上后向下,则该过程运动员先处于超重状态,后处于失重状态。

故选:$\rm A$

攀岩运动员达到最高点后,利用安全绳跳下,双脚触地后顺势弯曲双腿,在他的重心下降的过程中,运动员受到地面支持力$F$随时间$t$的变化如图示。下列说法正确的是 $(\qquad)$

["

$t_{2}$时刻加速度为零

","

$t_{2}$时刻速度最大

","

$t_{1}\\sim t_{2}$时间内运动员的重心在加速下降

","

$t_{2}\\sim t_{3}$时间内运动员的重心在减速下降

"]
[["D"]]

$\rm A$$t_{2}$时刻支持力大于重力,合力不等于零,则加速度不为零,故$\rm A$错误;

$\rm BC$.由图可知,$t_{1}$时刻消防队员双脚触地,在$t_{1}$$t_{2}$时间内消防员受到的地面的支持力先小于重力后大于重力,其合力先向下后向上,其加速度先向下后向上,所以$t_{1}\sim t_{2}$时间内消防队员的重心先向下加速后向下减速,$t_{2}$时刻速度不是最大,故$\rm BC$错误;

$\rm D$.在$t_2$$t_3$时间内他所受的合力向上,则加速度向上,故消防员的重心在减速下降,故$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

如图($a$) 为极限运动爱好者利用绳子爬上高 楼的瞬间,如图 ($b$) 所示$0$点为轻绳悬挂点且保持固 定,脚与竖直墙接触点为$A$, 人的重心在$B$$A$$B$中间部分可简化为轻杆,$A$点可视作光滑铰链。初始时 $∠OBA=90^\circ$, 爱好者在缓慢下降过程中$AB$长度以及$AB$与竖直方向的夹角均保持不变,逐渐从$AB$ 位置变化至 $A^\prime B^\prime$位置。墙对轻杆的弹力大小的变化规律是                 , 轻绳上拉力大小的变化规律是                 。(均选填:$\rm A$.“逐渐减小”   $\rm B$.“逐渐增大”   $\rm C$. “先减小后增大”)

[["$\\rm A$","$\\rm B$"]]

由分析可知,$AB$杆提供支持力,否则无法平衡。两种情况相比较,重力大小方向不变,杆的支持力方向不变,作出受力图如图所示

由图可知消防员在缓慢下降过程中,墙对轻杆的弹力大小逐渐减小。

故选:$\rm A$

轻绳上拉力大小逐渐增大,

故选:$\rm B$

小明玩的蹦床是由六根弹簧将床面固定在底座上,已知小明与床面的总质量为$35\;\rm kg$, 当小明静止站在蹦床上时,六根弹簧的弹力大小相等,且都与水平面夹角为$5^\circ$,此时一根弹簧上的拉力大小为                 $\;\rm N$$\cos5^\circ=0.996$$\sin5^\circ=0.087$$g=9.8\;\rm m/s$²,取$3$位有效数字)。

[["$657$"]]

设此时一根弹簧上的拉力大小为$F$,由平衡条件可得$6F\sin 5^\circ =mg$

解得$F\approx 657\;\rm N$

小球掉落在轻弹簧的运动与蹦床运动极为相似。将小球轻放到静止轻弹簧的顶端,小球在下降过程中其加速度 $a$与下降高度$h$的关系如图($b$) 所示。

①若小球的质量为$m$,则弹簧的劲度系数为                

②小球下降到高度 $h_{0}$处至运动到最低点,以下说法正确的是$(\qquad)$

$\rm A$.运动到最低点过程中,小球速度逐渐减小

$\rm B$.运动到最低点过程中,小球加速度逐渐减小

$\rm C$.运动到最低点过程中,小球加速度逐渐增加

$\rm D$.小球在最低点时,速度为零,处于平衡位置

$\rm E$.在$h_{0}$位置处,运动员的加速度为零,所以运动员处于平衡状态

[["

$\\dfrac{mg}{h_{0}}$$E$

"]]

小球下降$h$时,由胡克定律有$F=kh$,小球在下降过程中,受竖直向下的重力和竖直向上的弹力,由牛顿第二定律可知$mg-kh=ma$,化简整理得$a=g- \dfrac{k}{m}h$,结合图像可知,弹簧的劲度系数为$k=\dfrac{mg}{h_{0}}$

$\rm A$.运动到最低点过程中,小球速度先增大后减小,故$\rm A$错误;

$\rm BC$.弹簧弹力小于重力时,加速度大小$a=\dfrac{mg-kx}{m}$,随弹簧压缩量$x$的增大,加速度减小;弹簧弹力大于重力时,加速度大小$a=\dfrac{kx-mg}{m}$,随弹簧压缩量$x$的增大,加速度增大;故运动到最低点过程中,小球加速度先减小后增大,故$\rm BC$错误;

$\rm D$.小球在最低点时,速度为零,弹簧弹力大于重力,最低点不是平衡位置,故$\rm D$错误。

$\rm E$.由图($b$)可知,在$h_{0}$位置处,运动员的加速度为零,重力和弹簧弹力平衡,所以运动员处于平衡状态,故$\rm E$正确。

故选:$\rm E$

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