1．跳跳桿是一種常見兒童玩具，結(jié)構(gòu)如圖甲所示，勁度系數(shù)較大的輕彈簧下端固定在支桿上，上端與腳踏相連，腳踏可以沿桿上下移動，兒童玩耍情境如圖乙所示．已知跳跳桿的質(zhì)量m=5kg，兒童的質(zhì)量M=15kg．若兒童每分鐘跳10次，每次跳起，兒童與挑挑桿整體的重心升高0.2m，且上升過程中彈簧恢復(fù)原長．重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力及腳踏、彈簧與支桿間的摩擦，試求：
（1）兒童以2m/s的加速度加速蹬起的過程中，地面對桿的作用力F1；
（2）跳跳桿上升的過程中，兒童對跳跳桿豎直向下的作用力F2；
（3）若兒童在玩耍的過程中做功的平均功率P=5W，求彈簧每次儲存的彈性勢能EP．

分析 （1）對兒童對跳桿分別進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律可得地面對桿的作用力；
（2）對跳跳桿和兒童整體分析以及隔離跳桿單獨(dú)分析，由牛頓第二定律可得兒童對跳跳桿豎直向下的作用力；
（3）兒童玩耍的過程中，根據(jù)能量守恒可知，他做的功和彈簧每次儲存的彈性勢能最終均系統(tǒng)的重力勢能．

解答 解：（1）對兒童進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律可得：N-Mg=Ma
對跳桿分析：F1=N+mg
代入數(shù)值聯(lián)立解得：F1=230N．
（2）對跳跳桿和兒童整體分析，由牛頓第二定律可得：（M+m）g=（M+m）a
對跳桿單獨(dú)分析，由牛頓第二定律可得：F2+mg=ma
代入數(shù)值聯(lián)立解得：F2=0．
（3）兒童完成一次跳躍做功為：W=Pt
兒童和跳跳桿增加的重力勢能為：EPG=（M+m）gh
彈簧每次儲存的彈性勢能為：EP=EPG-W
代入數(shù)值聯(lián)立解得：EP=10J．
答：（1）兒童以2m/s的加速度加速蹬起的過程中，地面對桿的作用力為230N；
（2）跳跳桿上升的過程中，兒童對跳跳桿豎直向下的作用力為0；
（3）彈簧每次儲存的彈性勢能為10J．

點(diǎn)評 本題考查對牛頓定律的綜合運(yùn)用，解題關(guān)鍵主要抓住整體法和隔離法的思想，以及熟練掌握能量守恒定律．兒童向下運(yùn)動時，跳跳桿和兒童的加速度不同，所以應(yīng)該應(yīng)用隔離法；跳跳桿和兒童一起向上運(yùn)動時，加速度相同所以應(yīng)該先整體再隔離．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

1．在如圖所示的電路中，電源內(nèi)電阻為r，R1、R3分別為兩個定值電阻．閉合電鍵S，當(dāng)變阻器R2的滑動觸頭P向下滑動時，伏特表V1的示數(shù)逐漸減�。ㄟx填“增大”、“減小”、“不變”）．若移動P的過程中，電流表示數(shù)變化量的大小為△I，則伏特表V2示數(shù)變化量的大小△U2=$△I（{R}_{3}^{\;}+{R}_{1}^{\;}+r）$．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

12．關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是 （　�。�
A．任何金屬都存在一個“極限頻率”，入射光的頻率大于這個頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
B．重核裂變過程生成中等質(zhì)量的核，反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量守恒
C．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性
D．盧瑟福通過a粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)了中子
E．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

9．“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．
（1）在平衡摩擦力后，掛上砝碼盤，打出了一條紙帶如圖乙所示．計時器打點(diǎn)的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的距離（圖中已標(biāo)出），該小車的加速度a=0.17 m/s2．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖丙所示）．
①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：小車的質(zhì)量一定，加速度a與合力F成正比
②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是C
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大
D．所用小車的質(zhì)量太大．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

16．如圖為類似于洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)簡圖，勵磁線圈通入電流I，可以產(chǎn)生方向垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B=kI（k=0.01T/A），勻強(qiáng)磁場內(nèi)部有半徑R=0.2m的球形玻璃泡，在玻璃泡底部有一個可以升降的粒子槍，可發(fā)射比荷$\frac{q}{m}$=108C/kg的帶正電的粒子束，粒子加速前速度視為零，經(jīng)過電壓U（U可調(diào)節(jié)，且加速間距很小）加速后，沿水平方向從玻璃泡圓心的正下方垂直磁場方向射入，粒子束距離玻璃泡底部邊緣的高度h=0.04m，不計粒子間的相互作用與粒子重力，則：
（1）當(dāng)加速電壓U=220V，勵磁線圈電流強(qiáng)度I=1A（方向如圖）時，求帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑r；
（2）若仍保持勵磁線圈中電流強(qiáng)度I=1A（方向如圖），為了防止粒子打到玻璃泡上，加速電壓U應(yīng)該滿足什么條件；
（3）調(diào)節(jié)加速電壓U，保持勵磁線圈中電流強(qiáng)度I=1A，方向與圖中電流方向相反，忽略粒子束寬度，粒子恰好垂直打到玻璃泡的邊緣上，并以原速率反彈（碰撞時間不計），且剛好回到發(fā)射點(diǎn)，則當(dāng)高度h為多大時，粒子回到發(fā)射點(diǎn)的時間間隔最短，并求出這個最短時間．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

6．生活中離不開物理，物理知識在生活中應(yīng)用非常廣泛，下列說法不正確的是（　�。�
A．電飯鍋是利用力傳感器原理
B．光控路燈是利用光敏電阻傳感器
C．變壓器是利用了互感現(xiàn)象原理
D．電磁爐是利用交流電的渦流現(xiàn)象原理

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

13．如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)，已知入射方向與邊AB的夾角為θ=30°，E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn)，則（　�。�
A．該棱鏡的折射率為$\sqrt{3}$
B．該棱鏡的折射率為$\frac{\sqrt{3}}{3}$
C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小
D．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

10．2016年11月19日，在北京舉辦的2016中國杯花樣滑冰大獎賽中，中國選手于小雨（女）和張昊一起以203.76的總成績奪冠，在滑冰表演剛開始時他們靜止不動，隨著音樂的響起，在相互猛推一下對方后他們分別向相反的方向滑行，已知張昊的質(zhì)量比小雨的質(zhì)量大，兩人的冰刀與冰面間的動摩擦因數(shù)相同，則（　�。�
A．互推的過程中，小雨推張昊的力與張昊推小雨的力是一對作用力與反作用力
B．互推的過程中，小雨推張昊的力與張昊推小雨的力大小相等
C．互推的過程中，小雨的加速度的值小于張昊的加速度的值
D．分開后，小雨的加速度的值大于張昊的加速度的值

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

11．下列關(guān)于摩擦力的說法正確的是（　�。�
A．相互接觸的物體之間，壓力增大，摩擦力一定增大
B．物體所受的滑動摩擦力或靜摩擦力既可以充當(dāng)動力也可以充當(dāng)阻力
C．滑動摩擦力是在物體運(yùn)動時才可以產(chǎn)生的，而靜摩擦力是物體靜止時產(chǎn)生的
D．摩擦力的方向可能與物體運(yùn)動方向垂直

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同步練習(xí)冊答案