(19分)水上滑梯可简化成如图所示的模型:倾角为θ=37°斜滑道AB和水平滑道BC平滑连接,起点A距水面的高度H=7.0m,BC长d=2.0m,端点C距水面的高度h=1.0m. 一质量m=50kg的运动员从滑道起点A点无初速地自由滑下,运动员与AB、BC间的动摩擦因数均为μ=0.10,(cos37°=0.8,sin37°=0.6,运动员在运动过程中可视为质点)求:
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(1)运动员沿AB下滑时加速度的大小a;
(2)运动员从A滑到C的过程中克服摩擦力所做的功W和到达C点时速度的大小υ;
(3)保持水平滑道端点在同一竖直线上,调节水平滑道高度h和长度d到图中B′C′位置时,运动员从滑梯平抛到水面的水平位移最大,求此时滑道B′C′距水面的高度h′。
(1)5.2m/s (2)10m/s (3)3m
【解析】
试题分析:(1)运动员沿AB下滑时,受力情况如图所示,
(2分)
根据牛顿第二定律:
(2分)
解得运动员沿AB下滑时加速度的大小为:
(1分)
(2)运动员从A滑到C的过程中,克服摩擦力做功为:
(2分)
由动能定理可得:
(2分)
得运动员滑到C点时速度的大小为:
(2分)
(3)在从
点滑出至落到水面的过程中,设运动员做平抛运动的时间为t,
由
,解得:
(2分)
下滑过程中克服摩擦做功保持不变
(1分)
根据动能定理得:
(2分)
解得:
(1分)
运动员在水平方向的位移:
(1分)
当
时,水平位移最大 (1分)
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考点:本题考查了动能定理和牛顿第二定律的应用。
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