题目内容

【题目】反向蹦极是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,并与固定在地面上的力传感器相连,传感器示数为1000N。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被竖直发射,经B上升到最高位置C点,在B点时速度最大,在上升过程中,仅在最后1s内做匀变速直线运动。已知BC间距LBC=m,人与装备总质量m=50kg(可视为质点)。弹性绳的弹力始终遵循胡克定律,忽略空气阻力,重力加速度g10m/s2

(1)人在最后1s内位移h的大小和释放瞬间人的加速度a的大小;

(2)弹性绳的劲度系数k和释放前弹性绳的弹性势能Ep

【答案】(1)5m(2)

【解析】

(1)由题可知,释放前后人受力如图所示释放前人处于平衡状态有

释放后

解得

由题意可知上升最后阶段绳子松弛,人只受重力做匀减速运动到最高点,可以逆向当作自由落体运动,最后1秒上升的高度为

(2)B点速度最大,此时弹性绳的弹力刚好与重力相等,设弹簧伸长量为x1

此时绳子伸长量

由弹性绳弹力大小,得

释放前弹性绳的拉力,弹性绳弹力大小遵循,则释放前弹性绳子拉长量为x2,得

人从释放到上升到最高点的距离

上升过程中机械能守恒,由机械能守恒定律可知弹性绳子的弹性势能

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