如图甲所示,某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物,运用传感器(未在图中画出)测得此过程中不同时刻对轻绳的拉力F与被提升重物的

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  • 解题思路:(1)在第一个时间段内,拉力不变,根据最终做匀速运动,求出重力的大小,结合牛顿第二定律求出第一个时间段内的加速度.在第二个时间段内,图线的斜率不变,即功率不变,根据P=Fv求出功率的大小;

    (2)根据速度时间公式求出第一个时间段内的时间,从而得出第二个时间段的时间,根据动能定理求出被提升重物在第二个时间段内通过的路程.

    (1)由v-[1/F]图象可知,第一个时间段内重物所受拉力保持不变,且F1=6.0 N

    根据牛顿第二定律有F1-G=ma

    重物速度达到vC=3.0 m/s时,受平衡力,即G=F2=4.0 N.

    由此解得重物的质量m=[G/g=

    4.0

    10]═0.40 kg

    联立解得:a=5.0 m/s2

    在第二段时间内,拉力的功率保持不变,有:P=Fv=[3

    1/4]W=12 W.

    (2)设第一段时间为t1,重物在这段时间内的位移为x1,则

    t1=

    vB

    a=

    2.0

    5.0=0.40s,

    x1=[1/2]at12=0.40 m

    设第二段时间为t2,t2=t-t1=1.0 s

    重物在t2这段时间内的位移为x2,根据动能定理有

    Pt2-Gx2=[1/2]mvC2-[1/2]mvB2

    解得x2=2.75 m

    则第二段重物上升的路程2.75m

    x=x1+x2=0.4+2.75=3.15m

    答:(1)第一个时间段内重物的加速度保持不变为5.0 m/s2;第二个时间段内牵引力的功率保持不变为12W;

    (2)被提升重物在第一时间段内和第二时间段内通过的总路程为3.15m.

    点评:

    本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律.

    考点点评: 本题主要考查了动能定理及牛顿第二定律的应用,要能根据图象得出有效信息,难度适中.

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