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    10．成都不仅是一个宜居城市，也是一个旅游胜地．来成都游玩的旅客都会去位于三环路外侧的欢乐谷体验一番，其中的“天地双雄”是成人体验刺激的一个重要项目（如图甲）．其模型简化如下：一个竖直塔被固定在水平地面上，将人用安全带固定在座椅上（如图乙），座椅在电动机带动下迅速上升和下落．现有质量为70kg的旅客用安全带固定在座椅上静止时，安全带恰好无力作用．旅客从塔底由静止开始向上匀加速，再匀减速到达60m高的塔顶时速度恰好为零，全过程所用时间为3s，且该过程中座椅对旅客的作用力（向上加速阶段）和安全带对旅客的作用力（向上减速阶段）恰好大小相等．可近似认为旅客运动位移为塔高，座椅后背光滑且竖直，座椅底板光滑水平．（g=10m/s2），求：
    （1）旅客上升过程中的最大速度；
    （2）在上升减速过程中，安全带对旅客的作用力．

    分析 （1）根据位移与时间的关系求解最大速度大小．
    （2）根据运动学公式得到加速和减速的加速度，再结合牛顿第二定律可以求出安全带对旅客的作用力．

    解答 解：（1）在匀加速过程中，有：${h}_{1}=\frac{1}{2}{v}_{m}t$
    在匀减速过程中，有：${h}_{2}=\frac{1}{2}{v}_{m}{t}_{2}$
    又：h1+h2=60m，t1+t2=3s
    联立解得最大速度：vm=40m/s
    （2）根据牛顿第二定律，匀加速过程有：F-mg=ma1
    且：${a}_{1}=\frac{{v}_{m}}{{t}_{1}}$
    匀减速过程有：F+mg=ma2
    且：${a}_{2}=\frac{{v}_{m}}{{t}_{2}}$
    联立解得：${t}_{1}=2s，\\;\\;{t}_{2}=1s，\\;\\;F=3mg=2100N$t2=1s，F=3mg=2100N
    答：（1）旅客上升过程中的最大速度为40m/s；
    （2）在上升减速过程中，安全带对旅客的作用力为2100N．

    点评 本题主要考查了牛顿第二定律、运动学公式的应用，关键根据旅客的运动情况求解运动学物理量，再根据牛顿第二定律列式计算．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    1．如图甲所示，abcd是匝数为100匝、边长为10cm、总电阻为0.1Ω的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是（　　）
    A．导线圈中产生的是交变电流
    B．在t=1s时，ad边受安培力方向向右
    C．在0～2s内通过导线横截面的电荷量为10C
    D．在t=2.5s时导线框产生的感应电动势为1V

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    1．某同学为了测定物块与桌面之间的动摩擦因数，采用了如图1所示的一套装置进行实验，使物块A位于水平桌面的O点时，重物B刚好接触地面．将A拉到P点，待B稳定后由静止释放，A最终滑到Q点．分别测量OP、OQ的长度h和s．改变h，重复以上的操作，分别测出以下几组实验数据．
    123456
    h/cm10.020.030.040.050.060.0
    s/cm9.512.528.539.048.056.5
    乙同学在如图2中已标出第1、2、3、4、5、6组数据对应的坐标点，并画出s-h关系图线．
    ①A、B的质量分别设为mA、mB，则s与h之间应该满足的关系式为s=（$\frac{{m}_{B}-μ{m}_{A}}{μ{m}_{B}}$）h．
    ②实验中测得A、B的质量之比mA：mB=4：5，则根据s-h图线计算出物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.59．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    18．“在相同的条件下，滚动摩擦比滑动摩擦要小得多“，这是初中学习摩擦力时得到的结论．为了一步了解这两个摩擦之间的关系，在实验室里，某同学先把一质量为200g的小车四轮固定，把它放在高为22.5cm，长92cm倾斜轨道恰能匀速下滑；然后松开四轮，让它从轨道上静止释放，测得其从顶端下滑到底端时的时间为1.0s．（计算结果保留小数点后两位）求：
    （1）小车四轮固定时，在轨道上滑动过程中所受的摩擦力；
    （2）小车四轮不固定，在轨道上滚运过程中的加速度；
    （3）小车四轮固定和不固定时所受的摩擦力之比．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    5．2016年9月15日，我国的空间实验室天宫二号在酒泉成功发射．9月16日，天宫二号在椭圆轨道Ⅰ的远地点A开始变轨，变轨后在圆轨道Ⅱ上运行，如图所示，A点离地面高度约为380km，地球同步卫星离地面高度约为36000km．若天宫二号变轨前后质量不变，则下列说法正确的是（　　）
    A．天官二号在轨道Ⅰ上运行通过近地点B时速度最小
    B．天宫二号在轨道Ⅰ上运行的周期可能大于在轨道Ⅱ上运行的周期
    C．天官二号在轨道Ⅱ上运行的周期一定大于24 h
    D．天宫二号在轨道Ⅰ上运行通过A点时的速度一定小于在轨道Ⅱ上运行通过A点时的速度

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    15．（1）在用小球、斜槽、重垂线、木板、坐标纸、图钉、铅笔做“研究平抛运动”的实验中，下列说法正确的是CD
    A．斜槽轨道必须光滑
    B．斜槽轨道末短可以不水平
    C．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
    D．要使描出的轨迹更好地反映小球的真实运动，记录的点应适当多一些
    （2）若某次研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L，小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度v0=_$2\sqrt{gL}$（用g，L表示），a点不是（选填“是”或“不是”） 小球的抛出点．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    2．如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则（　　）
    A．a点与b点的线速度大小相等B．a点与b点的角速度大小相等
    C．a点与c点的线速度大小相等D．a点与d点的向心加速度大小相等

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    19．下列说法正确的是 （　　）
    A．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了液体（或气体）分子在做无规则运动
    B．扩散现象可以在液体、气体中进行，但不能在固体中发生
    C．分子间的距离增大时，分子间引力和斥力均减小，分子势能可能增大，也可能减小
    D．轮胎充足气后很难压缩，是因为轮胎内气体分子间的斥力作用
    E．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会减小

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    3．在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关S闭合后（　　）
    A．通过L1的电流为通过L2的电流的2倍
    B．L1的电阻值为12Ω
    C．L1消耗的电功率为0.75W
    D．L2消耗的电功率为0.375W

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