2015年新春佳节，我市的许多餐厅生意火爆，常常人满为患，为能服务更多的顾客，服务员需要用最短的时间将菜肴送至顾客处．某次服务员用单手托托盘方式（如图）给10m远处的顾客上菜，要求全程托盘水平．托盘和手、碗之间的摩擦因数分别为0.2、0.125，服务员上菜最大速度为2.5m/s．假设服务员加速、减速运动过程中是匀变速直线运动，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则：分析 （1）对物体受力分析，由牛顿第二定律求出加速度，然后求出最大加速度．
（2）由运动学公式求出各 阶段的时间与位移，然后求出总的时间．
（3）应用牛顿第二定律可以求出最大加速度．
解答 解：（1）设碗的质量为m，托盘的质量为M，以最大加速度运动时，碗、托盘、手保持相对静止，碗受力如图甲所示，由牛顿第二定律得：
Ff1=ma1，
碗与托盘间相对静止，则：Ff1≤Ff1max=μ1mg，
解得：a1≤μ1g=0.125×10=1.25m/s2，
对碗和托盘整体，由牛顿第二定律得：
Ff2=（M+m）a2，
手和托盘间相对静止，则：
Ff2≤Ff2max=μ2（M+m）g，
解得：a2≤μ2g=0.2×10=2m/s2，
则最大加速度：amax=1.25m/s2；
（2）服务员以最大加速度达到最大速度，然后匀速运动，再以最大加速度减速运动，所需时间最短，
加速运动时间：t1=$\frac{{v}_{max}}{{a}_{max}}$=$\frac{2.5}{1.25}$=2s，
位移：x1=$\frac{1}{2}$vmaxt1=$\frac{1}{2}$×2.5×2=2.5m，
减速运动时间：t2=t1=2s，位移：x2=x1=2.5m，
匀速运动位移：x3=L-x1-x2=10-2.5-2.5=5m，
匀速运动时间：t3=$\frac{{x}_{3}}{{v}_{max}}$=$\frac{5}{2.5}$=2s，
最短时间：t=t1+t2+t3=6s；
（3）同（1）可知：
碗与托盘相对静止，则：a1≤μ1g=0.125×10=1.25m/s2，
手与托盘相对静止，a2≤μ2g=0.1×10=1m/s2，
最大加速度：amax=1m/s2；
答：
（1）服务员运动的最大加速度是1.25m/s2；
（2）服务员上菜所用最短时间是6s；
（3）若服务员不小心手上沾了油，手和托盘间的摩擦因数变成了0.1，碗和托盘之间摩擦因数不变，则服务员的最大加速度是1m/s2．
点评 本题考查了求加速度、运动时间问题，分析清楚物体运动过程，应用牛顿第二定律、运动学公式 即可正确解题．
科目：高中物理 来源： 题型：选择题
| A． | ω与K成正比 | B． | ω与$\sqrt{K}$成正比 | C． | ω与Kg成正比 | D． | ω与Kmg成正比 |
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：选择题
| A． | 轨道半径可以不同 | B． | 角速度的大小可以不同 | ||
| C． | 加速度的大小可以不同 | D． | 质量可以不同 |
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：解答题
如图所示，带电小球质量为4.0×10-3kg．电荷量为1.0×10-8C，用绝缘细线悬挂．由于存在匀强电场，小球静止时悬线与竖直方向成37°角．（取g=10m/s2）查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：选择题
| A． | 沿光滑竖直圆轨道运动的小球 | B． | 沿竖直方向自由下落的物体 | ||
| C． | 起重机将重物匀速吊起 | D． | 做斜抛运动的手榴弹 |
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：填空题
如图电路中，电阻R=2Ω，电动机内阻r=4Ω，电源电压U=60V，电压表示数为50V，则电动机消耗的电功率为250W，电动机输出的机械功率为150W．查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：填空题
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：解答题
如图甲所示，静止在匀强磁场中的${\;}_{3}^{6}$Li核俘获一个速度为v0=7.7×104m/s的中子而发生核反应，即${\;}_{3}^{6}$Li+${\;}_{0}^{1}$n→${\;}_{1}^{3}$H+${\;}_{2}^{4}$He，若已知${\;}_{2}^{4}$He的速度v2=2.0×104m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求：查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com
图中已经标出了磁场B的方向、通电直导中电流I的方向，在图中画出通电直导线在磁场中的受力方向．这个力是安培力 力．