4. (★★)一个重40 N的物体放在水平桌面上,在10 N的水平向右的推力作用下静止不动,则物体受到的阻力为N,方向;当推力为18 N时,物体做匀速直线运动,则所受阻力为N。
答案
10
水平向左
18
水平向左
18
解析
【分析】
要解决这道题,关键是根据物体的运动状态判断受力情况:静止和匀速直线运动都属于平衡状态,此时物体在水平方向上受到的推力和阻力是一对平衡力,需依据二力平衡条件(大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上)来求解阻力的大小和方向。
第一步:当物体在10N水平向右推力作用下静止时,水平方向受力平衡,推力和静阻力是平衡力,因此阻力大小等于推力,方向与推力相反;
第二步:当推力为18N时,物体做匀速直线运动,仍处于平衡状态,水平方向的推力和滑动阻力是平衡力,阻力大小等于此时的推力。
【解析】
1. 当物体在10N水平向右的推力作用下静止不动时:
物体处于平衡状态,在水平方向上受到的推力和静阻力是一对平衡力。根据二力平衡条件,二力大小相等、方向相反,因此阻力大小 $ f_1 = F_1 = 10\ \mathrm{N} $,方向与推力方向相反,即水平向左。
2. 当推力为18N时,物体做匀速直线运动:
物体仍处于平衡状态,在水平方向上受到的推力和滑动阻力是一对平衡力。根据二力平衡条件,阻力大小 $ f_2 = F_2 = 18\ \mathrm{N} $。
【答案】
10;水平向左;18
【知识点】
二力平衡条件;摩擦力的判断
【点评】
本题考查二力平衡条件的应用,需明确物体处于静止或匀速直线运动状态时受力平衡,静摩擦力大小随推力变化而变化,滑动摩擦力在压力和接触面粗糙程度不变时大小不变,解题时要注意区分静摩擦和滑动摩擦的特点。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,关键是根据物体的运动状态判断受力情况:静止和匀速直线运动都属于平衡状态,此时物体在水平方向上受到的推力和阻力是一对平衡力,需依据二力平衡条件(大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上)来求解阻力的大小和方向。
第一步:当物体在10N水平向右推力作用下静止时,水平方向受力平衡,推力和静阻力是平衡力,因此阻力大小等于推力,方向与推力相反;
第二步:当推力为18N时,物体做匀速直线运动,仍处于平衡状态,水平方向的推力和滑动阻力是平衡力,阻力大小等于此时的推力。
【解析】
1. 当物体在10N水平向右的推力作用下静止不动时:
物体处于平衡状态,在水平方向上受到的推力和静阻力是一对平衡力。根据二力平衡条件,二力大小相等、方向相反,因此阻力大小 $ f_1 = F_1 = 10\ \mathrm{N} $,方向与推力方向相反,即水平向左。
2. 当推力为18N时,物体做匀速直线运动:
物体仍处于平衡状态,在水平方向上受到的推力和滑动阻力是一对平衡力。根据二力平衡条件,阻力大小 $ f_2 = F_2 = 18\ \mathrm{N} $。
【答案】
10;水平向左;18
【知识点】
二力平衡条件;摩擦力的判断
【点评】
本题考查二力平衡条件的应用,需明确物体处于静止或匀速直线运动状态时受力平衡,静摩擦力大小随推力变化而变化,滑动摩擦力在压力和接触面粗糙程度不变时大小不变,解题时要注意区分静摩擦和滑动摩擦的特点。
【难度系数】
0.6
5. (★★★)在无风的雨天,雨滴着地前的一段时间内是匀速下落的,并且体积较大的雨滴着地时的速度也较大。假设雨滴从同一高度落下,下列推断合理的是 【 】
A.所有雨滴匀速下落时受到的空气阻力大小都相等
B.体积较大的雨滴在空中运动的时间一定较长
C.不同的雨滴匀速下落时,速度越大,受到的空气阻力越大
D.不同的雨滴匀速下落时,体积越大,受到的空气阻力越小
A.所有雨滴匀速下落时受到的空气阻力大小都相等
B.体积较大的雨滴在空中运动的时间一定较长
C.不同的雨滴匀速下落时,速度越大,受到的空气阻力越大
D.不同的雨滴匀速下落时,体积越大,受到的空气阻力越小
答案
C
解析
【分析】
首先,雨滴匀速下落时处于平衡状态,根据二力平衡可知,此时雨滴受到的空气阻力与重力大小相等($ f = G $)。雨滴的重力$ G = mg = \rho Vg $,说明体积不同的雨滴重力不同,对应的空气阻力也不同。接下来逐个分析选项:
1. 对于A选项,不同雨滴体积不同,重力不同,阻力等于重力,因此阻力大小不相等,A不合理;
2. 对于B选项,体积较大的雨滴着地时速度更大,从同一高度下落,先加速后匀速,速度大的雨滴整体平均速度更大,根据$ t = \frac{h}{v_{\mathrm{平均}}} $,下落高度h相同,平均速度越大,运动时间越短,B不合理;
3. 对于C选项,题目指出体积较大的雨滴着地速度较大,而体积大的雨滴重力更大,匀速时阻力等于重力,因此速度越大(对应体积越大),受到的空气阻力越大,C合理;
4. 对于D选项,体积越大的雨滴重力越大,匀速时阻力等于重力,因此阻力应越大,D不合理。
【解析】
雨滴匀速下落时,处于平衡状态,根据二力平衡条件,空气阻力$ f $与重力$ G $大小相等,即$ f = G $。
雨滴的重力$ G = mg = \rho Vg $($ \rho $为雨滴密度,$ V $为雨滴体积),可知体积不同的雨滴重力不同,匀速时受到的空气阻力也不同。
对各选项分析如下:
A选项:不同雨滴体积不同,重力不同,由$ f = G $可知,空气阻力大小不相等,A错误;
B选项:体积较大的雨滴着地时速度更大,从同一高度下落,其整体运动的平均速度更大,根据$ t = \frac{h}{v_{\mathrm{平均}}} $,下落高度$ h $相同,平均速度越大,运动时间越短,B错误;
C选项:由题知体积较大的雨滴着地速度较大,且体积大的雨滴重力$ G $更大,结合$ f = G $可知,速度越大的雨滴,受到的空气阻力越大,C正确;
D选项:体积越大的雨滴重力越大,由$ f = G $可知,受到的空气阻力越大,D错误。
【答案】
C
【知识点】
二力平衡条件的应用、重力与体积的关系
【点评】
本题结合生活场景考查二力平衡和重力的相关知识,解题核心是抓住雨滴匀速下落时受力平衡的特点,将空气阻力与重力关联,再结合重力与体积、速度的关系分析选项,需注意理清各物理量之间的逻辑关系。
【难度系数】
0.6
首先,雨滴匀速下落时处于平衡状态,根据二力平衡可知,此时雨滴受到的空气阻力与重力大小相等($ f = G $)。雨滴的重力$ G = mg = \rho Vg $,说明体积不同的雨滴重力不同,对应的空气阻力也不同。接下来逐个分析选项:
1. 对于A选项,不同雨滴体积不同,重力不同,阻力等于重力,因此阻力大小不相等,A不合理;
2. 对于B选项,体积较大的雨滴着地时速度更大,从同一高度下落,先加速后匀速,速度大的雨滴整体平均速度更大,根据$ t = \frac{h}{v_{\mathrm{平均}}} $,下落高度h相同,平均速度越大,运动时间越短,B不合理;
3. 对于C选项,题目指出体积较大的雨滴着地速度较大,而体积大的雨滴重力更大,匀速时阻力等于重力,因此速度越大(对应体积越大),受到的空气阻力越大,C合理;
4. 对于D选项,体积越大的雨滴重力越大,匀速时阻力等于重力,因此阻力应越大,D不合理。
【解析】
雨滴匀速下落时,处于平衡状态,根据二力平衡条件,空气阻力$ f $与重力$ G $大小相等,即$ f = G $。
雨滴的重力$ G = mg = \rho Vg $($ \rho $为雨滴密度,$ V $为雨滴体积),可知体积不同的雨滴重力不同,匀速时受到的空气阻力也不同。
对各选项分析如下:
A选项:不同雨滴体积不同,重力不同,由$ f = G $可知,空气阻力大小不相等,A错误;
B选项:体积较大的雨滴着地时速度更大,从同一高度下落,其整体运动的平均速度更大,根据$ t = \frac{h}{v_{\mathrm{平均}}} $,下落高度$ h $相同,平均速度越大,运动时间越短,B错误;
C选项:由题知体积较大的雨滴着地速度较大,且体积大的雨滴重力$ G $更大,结合$ f = G $可知,速度越大的雨滴,受到的空气阻力越大,C正确;
D选项:体积越大的雨滴重力越大,由$ f = G $可知,受到的空气阻力越大,D错误。
【答案】
C
【知识点】
二力平衡条件的应用、重力与体积的关系
【点评】
本题结合生活场景考查二力平衡和重力的相关知识,解题核心是抓住雨滴匀速下落时受力平衡的特点,将空气阻力与重力关联,再结合重力与体积、速度的关系分析选项,需注意理清各物理量之间的逻辑关系。
【难度系数】
0.6
6. (★★)如图8.2-6所示,将汤匙放在手指上,调节支撑汤匙的位置,使其在手指上静止不动,请画出汤匙所受重力$G$和手指对汤匙支持力$F$的示意图。

答案
解析
【分析】
首先,汤匙静止在手指上,处于平衡状态,因此所受的重力$G$和手指对它的支持力$F$是一对平衡力,二者大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
第一步,确定力的作用点:当汤匙静止时,其重心与手指的支撑点在同一竖直线上,所以重力的作用点可画在汤匙的重心(即手指支撑的位置),支持力的作用点在手指与汤匙的接触位置,也可将两个力的作用点都画在重心处,因为二力共线;
第二步,确定力的方向:重力的方向始终竖直向下,支持力的方向竖直向上;
第三步,画出力的示意图:两个力的线段长度要相等,因为大小相等,分别标注$G$和$F$。
【解析】
1. 确定受力情况:汤匙静止,受重力$G$和手指的支持力$F$,二力为一对平衡力;
2. 确定作用点:重力作用点为汤匙的重心,与手指支撑点重合,支持力作用点为手指与汤匙的接触位置,可将两个力的作用点统一画在该重心位置;
3. 绘制力的示意图:从作用点竖直向下画线段,标注$G$表示重力;从作用点竖直向上画等长线段,标注$F$表示支持力,示意图与参考答案一致。
【答案】
示意图如下(对应参考答案的图:在手指支撑汤匙的位置,竖直向下标注$G$,竖直向上标注等长的$F$)
【知识点】
二力平衡条件、力的示意图画法、重力的方向
【点评】
本题考查平衡状态下物体的受力分析及力的示意图的绘制,需要明确平衡力的特点,同时牢记重力的方向始终竖直向下,是对基础力学知识的综合考查。
【难度系数】
0.6
首先,汤匙静止在手指上,处于平衡状态,因此所受的重力$G$和手指对它的支持力$F$是一对平衡力,二者大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
第一步,确定力的作用点:当汤匙静止时,其重心与手指的支撑点在同一竖直线上,所以重力的作用点可画在汤匙的重心(即手指支撑的位置),支持力的作用点在手指与汤匙的接触位置,也可将两个力的作用点都画在重心处,因为二力共线;
第二步,确定力的方向:重力的方向始终竖直向下,支持力的方向竖直向上;
第三步,画出力的示意图:两个力的线段长度要相等,因为大小相等,分别标注$G$和$F$。
【解析】
1. 确定受力情况:汤匙静止,受重力$G$和手指的支持力$F$,二力为一对平衡力;
2. 确定作用点:重力作用点为汤匙的重心,与手指支撑点重合,支持力作用点为手指与汤匙的接触位置,可将两个力的作用点统一画在该重心位置;
3. 绘制力的示意图:从作用点竖直向下画线段,标注$G$表示重力;从作用点竖直向上画等长线段,标注$F$表示支持力,示意图与参考答案一致。
【答案】
示意图如下(对应参考答案的图:在手指支撑汤匙的位置,竖直向下标注$G$,竖直向上标注等长的$F$)
【知识点】
二力平衡条件、力的示意图画法、重力的方向
【点评】
本题考查平衡状态下物体的受力分析及力的示意图的绘制,需要明确平衡力的特点,同时牢记重力的方向始终竖直向下,是对基础力学知识的综合考查。
【难度系数】
0.6
7. (★★)质量为0.4 kg的电灯悬挂在电线上静止不动,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$,下列说法正确的是 【 】
A.电灯受到的拉力为4 N
B.电灯受到的重力的施力物体是绳子
C.电灯受到的重力和电线对电灯的拉力大小不相等
D.电灯受到的重力和电灯对电线的拉力是一对平衡力
A.电灯受到的拉力为4 N
B.电灯受到的重力的施力物体是绳子
C.电灯受到的重力和电线对电灯的拉力大小不相等
D.电灯受到的重力和电灯对电线的拉力是一对平衡力
答案
A
解析
【分析】
首先,电灯静止不动处于平衡状态,根据平衡状态的受力特点,电灯受到的重力和电线对它的拉力是一对平衡力,二者大小相等。接下来先计算电灯的重力,再结合二力平衡的条件、重力的施力物体、平衡力与相互作用力的区别来逐一分析选项:
1. 计算重力:利用公式G=mg,代入已知质量和g的值,算出重力大小,进而得到拉力大小;
2. 判断重力的施力物体:重力的施力物体是地球,不是绳子;
3. 分析平衡力的特点:平衡力大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上;
4. 区分平衡力和相互作用力:相互作用力是作用在两个不同物体上的力,而平衡力作用在同一物体上。
【解析】
1. 计算电灯的重力:
已知电灯质量$m=0.4\ \mathrm{kg}$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$,根据重力公式$G=mg$,可得$G=0.4\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=4\ \mathrm{N}$。
因为电灯静止,处于平衡状态,受到的重力和电线对电灯的拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件,二者大小相等,所以拉力$F=G=4\ \mathrm{N}$,故选项A正确。
2. 分析选项B:
重力的施力物体是地球,绳子对电灯的拉力施力物体才是绳子,所以B错误。
3. 分析选项C:
电灯受到的重力和电线对电灯的拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件,二者大小相等,所以C错误。
4. 分析选项D:
电灯受到的重力受力物体是电灯,电灯对电线的拉力受力物体是电线,两个力作用在不同物体上,是一对相互作用力,不是平衡力,所以D错误。
【答案】
A
【知识点】
二力平衡条件、重力的计算、施力物体判断
【点评】
本题考查了二力平衡条件的应用、重力的计算及施力物体的判断,重点在于区分平衡力和相互作用力,二者的核心区别是是否作用在同一物体上。题目属于基础题型,注重对基本概念的考查,容易在平衡力与相互作用力的区分上出错。
【难度系数】
0.7
首先,电灯静止不动处于平衡状态,根据平衡状态的受力特点,电灯受到的重力和电线对它的拉力是一对平衡力,二者大小相等。接下来先计算电灯的重力,再结合二力平衡的条件、重力的施力物体、平衡力与相互作用力的区别来逐一分析选项:
1. 计算重力:利用公式G=mg,代入已知质量和g的值,算出重力大小,进而得到拉力大小;
2. 判断重力的施力物体:重力的施力物体是地球,不是绳子;
3. 分析平衡力的特点:平衡力大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上;
4. 区分平衡力和相互作用力:相互作用力是作用在两个不同物体上的力,而平衡力作用在同一物体上。
【解析】
1. 计算电灯的重力:
已知电灯质量$m=0.4\ \mathrm{kg}$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$,根据重力公式$G=mg$,可得$G=0.4\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=4\ \mathrm{N}$。
因为电灯静止,处于平衡状态,受到的重力和电线对电灯的拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件,二者大小相等,所以拉力$F=G=4\ \mathrm{N}$,故选项A正确。
2. 分析选项B:
重力的施力物体是地球,绳子对电灯的拉力施力物体才是绳子,所以B错误。
3. 分析选项C:
电灯受到的重力和电线对电灯的拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件,二者大小相等,所以C错误。
4. 分析选项D:
电灯受到的重力受力物体是电灯,电灯对电线的拉力受力物体是电线,两个力作用在不同物体上,是一对相互作用力,不是平衡力,所以D错误。
【答案】
A
【知识点】
二力平衡条件、重力的计算、施力物体判断
【点评】
本题考查了二力平衡条件的应用、重力的计算及施力物体的判断,重点在于区分平衡力和相互作用力,二者的核心区别是是否作用在同一物体上。题目属于基础题型,注重对基本概念的考查,容易在平衡力与相互作用力的区分上出错。
【难度系数】
0.7
8. (★★★)某工地的起重机要吊装一个工件,该工件重1200 N。当起重机吊着工件以2 m/s的速度匀速竖直上升时,起重机的钢绳受到的拉力为N;当起重机吊着工件以5 m/s的速度匀速竖直下降时,钢绳受到的拉力为N;当起重机吊着工件以4 m/s的速度沿水平方向做匀速直线运动时,工件受到的拉力为N,方向为。
答案
1200
1200
1200
竖直
向上
1200
1200
竖直
向上
解析
【分析】
要解决这道题,核心是依据二力平衡条件分析:当物体做匀速直线运动时,处于平衡状态,受到的拉力与重力为一对平衡力,满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
1. 匀速竖直上升时:工件匀速直线运动,处于平衡状态,拉力与重力平衡,钢绳受到的拉力与工件受到的拉力是相互作用力,大小相等,故等于重力。
2. 匀速竖直下降时:工件仍为匀速直线运动,平衡状态下拉力与重力平衡,钢绳拉力等于工件拉力,即等于重力。
3. 水平匀速直线运动时:工件做匀速直线运动,平衡状态下拉力与重力平衡,大小等于重力,方向与重力相反(重力竖直向下,故拉力竖直向上)。
【解析】
1. 当工件以2 m/s匀速竖直上升时:
工件处于匀速直线运动的平衡状态,拉力$ F_1 $与重力$ G=1200N $是平衡力,由二力平衡条件得$ F_1=G=1200N $;钢绳受到的拉力与工件受到的拉力是相互作用力,大小相等,故钢绳拉力为1200 N。
2. 当工件以5 m/s匀速竖直下降时:
工件仍处于平衡状态,拉力$ F_2 $与重力平衡,因此$ F_2=G=1200N $,钢绳受到的拉力等于工件拉力,为1200 N。
3. 当工件以4 m/s水平匀速直线运动时:
工件处于平衡状态,拉力$ F_3 $与重力平衡,故$ F_3=G=1200N $;重力方向竖直向下,根据二力平衡“方向相反”的条件,拉力方向为竖直向上。
【答案】
1200;1200;1200;竖直向上
【知识点】
二力平衡条件;平衡状态判断
【点评】
本题考查二力平衡条件的实际应用,关键是准确判断物体的平衡状态。无论物体匀速运动的方向、速度如何变化,只要是匀速直线运动,就处于平衡状态,拉力与重力始终为平衡力,大小始终等于重力。需避免误以为速度或运动方向会改变拉力大小的误区。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,核心是依据二力平衡条件分析:当物体做匀速直线运动时,处于平衡状态,受到的拉力与重力为一对平衡力,满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
1. 匀速竖直上升时:工件匀速直线运动,处于平衡状态,拉力与重力平衡,钢绳受到的拉力与工件受到的拉力是相互作用力,大小相等,故等于重力。
2. 匀速竖直下降时:工件仍为匀速直线运动,平衡状态下拉力与重力平衡,钢绳拉力等于工件拉力,即等于重力。
3. 水平匀速直线运动时:工件做匀速直线运动,平衡状态下拉力与重力平衡,大小等于重力,方向与重力相反(重力竖直向下,故拉力竖直向上)。
【解析】
1. 当工件以2 m/s匀速竖直上升时:
工件处于匀速直线运动的平衡状态,拉力$ F_1 $与重力$ G=1200N $是平衡力,由二力平衡条件得$ F_1=G=1200N $;钢绳受到的拉力与工件受到的拉力是相互作用力,大小相等,故钢绳拉力为1200 N。
2. 当工件以5 m/s匀速竖直下降时:
工件仍处于平衡状态,拉力$ F_2 $与重力平衡,因此$ F_2=G=1200N $,钢绳受到的拉力等于工件拉力,为1200 N。
3. 当工件以4 m/s水平匀速直线运动时:
工件处于平衡状态,拉力$ F_3 $与重力平衡,故$ F_3=G=1200N $;重力方向竖直向下,根据二力平衡“方向相反”的条件,拉力方向为竖直向上。
【答案】
1200;1200;1200;竖直向上
【知识点】
二力平衡条件;平衡状态判断
【点评】
本题考查二力平衡条件的实际应用,关键是准确判断物体的平衡状态。无论物体匀速运动的方向、速度如何变化,只要是匀速直线运动,就处于平衡状态,拉力与重力始终为平衡力,大小始终等于重力。需避免误以为速度或运动方向会改变拉力大小的误区。
【难度系数】
0.6
9. (★★★)如图8.2-7所示,跳伞运动员在高空离开飞机一段时间后竖直匀速下降1000 m,历时3 min 20 s。人和降落伞的总质量为70 kg,$g$取$9.8\ \mathrm{N/kg}$。试问:

(1)跳伞运动员(包括伞)在空中匀速下降时受的阻力的大小是多少?
(2)跳伞运动员的速度的大小是多少?
(1)跳伞运动员(包括伞)在空中匀速下降时受的阻力的大小是多少?
(2)跳伞运动员的速度的大小是多少?
答案
解:
(1) 跳伞运动员匀速下落,阻力与总重力是一对平衡力,大小相等
总重力$ G = mg = 70\ \mathrm{kg} × 9.8\ \mathrm{N/kg} = 686\ \mathrm{N} $,因此阻力$ f = G = 686\ \mathrm{N} $
(2) 运动时间$ t = 3\ \mathrm{min}20\ \mathrm{s} = 3×60\ \mathrm{s}+20\ \mathrm{s}=200\ \mathrm{s} $
根据速度公式$ v = \frac{s}{t} $,可得速度$ v = \frac{1000\ \mathrm{m}}{200\ \mathrm{s}} = 5\ \mathrm{m/s} $
(1) 跳伞运动员匀速下落,阻力与总重力是一对平衡力,大小相等
总重力$ G = mg = 70\ \mathrm{kg} × 9.8\ \mathrm{N/kg} = 686\ \mathrm{N} $,因此阻力$ f = G = 686\ \mathrm{N} $
(2) 运动时间$ t = 3\ \mathrm{min}20\ \mathrm{s} = 3×60\ \mathrm{s}+20\ \mathrm{s}=200\ \mathrm{s} $
根据速度公式$ v = \frac{s}{t} $,可得速度$ v = \frac{1000\ \mathrm{m}}{200\ \mathrm{s}} = 5\ \mathrm{m/s} $
解析
【分析】
对于问题(1),首先要判断跳伞运动员的运动状态,匀速下降说明处于平衡状态,此时阻力与总重力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知阻力和总重力大小相等,因此先通过重力公式$G=mg$计算总重力,即可得到阻力的大小。
对于问题(2),已知下降的路程和时间,需要先将时间单位统一为秒,再利用速度公式$v=\frac{s}{t}$计算出速度大小。
【解析】
(1) 跳伞运动员(包括伞)在空中匀速下降时,处于平衡状态,受到的阻力与总重力是一对平衡力,根据二力平衡条件,二者大小相等。
计算总重力:
$G = mg = 70\ \mathrm{kg} × 9.8\ \mathrm{N/kg} = 686\ \mathrm{N}$
因此阻力$f = G = 686\ \mathrm{N}$
(2) 先进行时间单位换算:
$t = 3\ \mathrm{min}20\ \mathrm{s} = 3×60\ \mathrm{s} + 20\ \mathrm{s} = 200\ \mathrm{s}$
根据速度公式$v = \frac{s}{t}$,计算速度:
$v = \frac{1000\ \mathrm{m}}{200\ \mathrm{s}} = 5\ \mathrm{m/s}$
【答案】
(1) 阻力大小为$\boldsymbol{686\ \mathrm{N}}$;
(2) 速度大小为$\boldsymbol{5\ \mathrm{m/s}}$。
【知识点】
二力平衡条件、重力计算、速度计算
【点评】
本题结合实际运动场景,综合考查二力平衡的应用和速度的计算,核心是明确匀速运动时的受力特点,同时要注意物理量单位的统一,属于力学基础综合题型。
【难度系数】
0.6
对于问题(1),首先要判断跳伞运动员的运动状态,匀速下降说明处于平衡状态,此时阻力与总重力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知阻力和总重力大小相等,因此先通过重力公式$G=mg$计算总重力,即可得到阻力的大小。
对于问题(2),已知下降的路程和时间,需要先将时间单位统一为秒,再利用速度公式$v=\frac{s}{t}$计算出速度大小。
【解析】
(1) 跳伞运动员(包括伞)在空中匀速下降时,处于平衡状态,受到的阻力与总重力是一对平衡力,根据二力平衡条件,二者大小相等。
计算总重力:
$G = mg = 70\ \mathrm{kg} × 9.8\ \mathrm{N/kg} = 686\ \mathrm{N}$
因此阻力$f = G = 686\ \mathrm{N}$
(2) 先进行时间单位换算:
$t = 3\ \mathrm{min}20\ \mathrm{s} = 3×60\ \mathrm{s} + 20\ \mathrm{s} = 200\ \mathrm{s}$
根据速度公式$v = \frac{s}{t}$,计算速度:
$v = \frac{1000\ \mathrm{m}}{200\ \mathrm{s}} = 5\ \mathrm{m/s}$
【答案】
(1) 阻力大小为$\boldsymbol{686\ \mathrm{N}}$;
(2) 速度大小为$\boldsymbol{5\ \mathrm{m/s}}$。
【知识点】
二力平衡条件、重力计算、速度计算
【点评】
本题结合实际运动场景,综合考查二力平衡的应用和速度的计算,核心是明确匀速运动时的受力特点,同时要注意物理量单位的统一,属于力学基础综合题型。
【难度系数】
0.6
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