有一种大型游戏机叫“跳楼机”(如图所示),参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m高处,然后由静止释放.可以认为座椅沿轨道做自由落体运动2 s后,开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动,且下落到离地面4 m高处时速度刚好减小到零。然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落,将游客送回地面.取g=10 m/s2,求:(1)座椅在自由下落结束时刻的速度是多大?(2)座椅在匀减速阶段的时间是多少?(3)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍?
(14分)如图18(a)所示,质量m=1 kg的物体沿倾角θ=37°的固定粗糙斜面由静止开始 向下运动,风对物体的作用力沿水平方向向右,其大小与风速v成正比,比例系数用k 表示,物体加速度a与风速v的关系如图(b)所示,求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g= 10 m/s2) (1)物体与斜面间的动摩擦因数μ; (2)比例系数k.
(12分)为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验.质量为m=50 kg的甲同学站在体重计上,乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中,体重计示数随时间变化的情况,并作出了如图17所示的图象,已知t=0时,电梯静止不动,从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层.g取10 m/s2,求: (1)电梯启动和制动的加速度大小. (2)电梯上升的总高度及该大楼的层高.
(10分)如图16所示,斜面体质量为M,倾角为θ,与水平面间的动摩擦因数为μ,用细绳竖直悬挂一质量为m的小球静止在光滑斜面上,当烧断绳的瞬间,至少以多大的水平向右的力由静止拉动斜面体,小球才能做自由落体运动到地面?
(14分)消防队员为缩短下楼的时间,往往抱着竖直的杆直接滑下.假设一名质量为60 kg、 训练有素的消防队员从七楼(即离地面18 m的高度)抱着竖直的杆以最短的时间滑下.已 知杆的质量为200 kg,消防队员着地的速度不能 大于6 m/s,手和腿对杆的最大压力为1800 N,手和腿与杆之间的动摩擦因数为0.5,设 当地的重力加速度 g=10 m/s2.假设杆是固定在地面上的,杆在水平方向不移动.试求: (1)消防队员下滑过程中的最大速度; (2)消防队员下滑过程中杆对地面的最大压力; (3)消防队员下滑的最短的时间.
(12分)一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动,4 s内通过8 m的距离, 此后关闭发动机,汽车又运动了2 s停止,已知汽车的质量m=2×103 kg,汽车运动过 程中所受阻力大小不变,求: (1)关闭发动机时汽车的速度大小; (2)汽车运动过程中所受到的阻力大小; (3)汽车牵引力的大小.