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杂技中的“顶竿”由两个演员共同表演,站在地面上的演员肩部顶住一根长竹竿,另一演员爬至竹竿顶端完成各种动作后下滑.若竿上演员自竿顶由静止开始下滑,滑到竿底时速度正好为零.已知有一传感器记录了竿上演员下滑时的速度随时间变化的情况.竿上演员质量为m1=40kg,长竹竿质量m2=10kg,g=l0m/s2.
(1)求下滑过程中,竿上演员克服摩擦力做的功;
(2)求下滑过程中,竿上演员受到的摩擦力;
(3)请画出地面上的演员肩部承受的压力随时间变化的图象,不用写计算过程,但要标出相关数据.

【答案】分析:(1)根据速度时间图线求出演员在杆子上下滑的位移,再根据动能定理求出杆上演员克服摩擦力做的功.
(2)分别对0-4s内和4-6s内的过程运用动能定理,求出两段过程中摩擦力的大小.
(3)对竹竿受力分析,根据共点力平衡求出地面演员对竹竿的支持力,从而得出竹竿对地面演员肩部的压力.
解答:解:(1)演员下滑的位移s=.
根据动能定理得,mgs-Wf=0-0
解得:Wf=mgs=400×12J=4800J.
(2)在0-4s内的位移.设此过程中的阻力f1.
根据动能定理得,
代入数据解得f1=360N.
4-6s内的位移.
根据动能定理得,
解得f2=480N.
(3)在0-4s内,对竹竿受力分析有:N1=m2g+f1=100+360N=460N.
在4-6s内,对竹竿受力分析有:N2=m2g+f2=100+480N=580N.
压力随时间变化如图.
答:(1)下滑过程中,竿上演员克服摩擦力做的功为4800J.
(2)下滑过程中,竿上演员受到的摩擦力为360N,480N.
(3)压力随时间变化的图象如图所示.
点评:解决本题的关键理清演员的运动过程,结合动能定理进行求解.
练习册系列答案
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(1)竿上的人在下滑过程中的最大速度为多少?
(2)在4秒到6秒过程中,顶竿人的肩部受到的压力为多少?

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