一质量为50kg的男孩在距离河流40m高的桥上做“蹦极跳”,原长AB为14m的弹性绳一端缚着他的双脚,另一端则固定在桥上的A点,如图(a)所示,然后男孩从桥面下坠直至

发布时间:2020-08-10 00:19:38

一质量为50kg的男孩在距离河流40m高的桥上做“蹦极跳”,原长AB为14m的弹性绳一端缚着他的双脚,另一端则固定在桥上的A点,如图(a)所示,然后男孩从桥面下坠直至贴近水面的最低点D.男孩的速率v跟下坠的距离h的变化关系如图(b)所示.假定绳在整个运动过程中遵守胡克定律,不考虑空气阻力、男孩的大小和绳的质量,g取10m/s2.
(1)求绳的劲度系数;
(2)讨论男孩在AB、BC和CD期间运动时绳作用于男孩的力的情况.

网友回答

解:(1)男孩下落开始拉伸绳子后,当重力等于弹力时,孩子的速度最大,从图象可知此时绳长22m,即伸长为x=8m,由G=kx,
知k===62.5N/m
(2)绳作用于男孩的力的情况是:
AB段:小孩做自由落体运动,无作用力;
BC段:小孩做加速运动,BC段作用力增大,但小于mg;
CD段:小孩做减速运动,作用力增大且大于mg.
答:
(1)绳的劲度系数是62.5N/m.
(2)绳作用于男孩的力的情况是:AB段无作用力,BC段作用力增大,但小于mg,CD段作用力增大且大于mg.
解析分析:男孩下落开始拉伸绳子后,重力大于弹力,做加速运动,当重力等于弹力时,孩子的速度最大,从图象可知此时绳长22m,即伸长8m,由胡克定律求出k.

点评:本题考查了胡克定律的应用,关键要对物体进行正确的受力分析,明确运动性质.
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