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    （15分）杂技中的“顶竿”是由两位演员共同表演完成。站在地面上的演员的肩部顶住一根质量为10 kg的长竹竿，另一位质量为40 kg的演员爬至竹竿的顶端完成各种动作后，从竹竿的顶端由静止开始下滑，6秒末滑到竹竿底时的速度正好为零。在竹竿上的演员从竿顶下滑到竿底的过程中，地面上顶竿人的肩部的受力情况如图所示，重力加速度g取10 m/s2。则：

    （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？

     

    【答案】

    （1）4m/s

    （2）580N

    【解析】（1）设下滑的演员的质量为m1，杆的质量为m2。

    在演员下滑的前4秒，杆处于平衡。有：F1=f1+m2g          （2分）

    演员匀加速下滑，加速度为a1：有     （4分）

    4s末达到的最大速度v，有v= a1 t1=4m/s                    （2分）

    （2）在演员下滑的4秒到6秒，人匀减速下滑，加速度为a2

    有v= a2 t2   可得a2=2m/s2                                （2分）

    对演员分析受力可知：f2-m2g= m1 a2                                   （2分）

    杆处于平衡。有：F2=f2+m2g                               （1分）

    可解得肩部受到的支持力F2=580N                          （1分）

    由牛顿第三定律可得，4秒到6秒过程中肩部受到的压力F2为580N   （1分）

     

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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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