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(2012山东高密模拟) 山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动.一滑雪坡由AB和BC组成,AB是倾角为37°的斜坡,BC是半径为R=5m的圆弧面,圆弧面和斜面相切于B,与水平面相切于C,如图所示,AB竖直高度差hl=8.8m,竖直台阶CD高度差为h2=5m,台阶底端与倾角为37°斜坡DE相连.运动员连同滑雪装备总质量为80kg,从A点由静止滑下通过C点后飞落到DE上(不计空气阻力和轨道的摩擦阻力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)运动员到达C点的速度大小;
(2)运动员经过C点时轨道受到的压力大小;
(3)运动员在空中飞行的时间.
解:⑴A→C过程,由动能定理得:(3分)
△R= R (1-cos37°) (1分)
vc=14m/s (1分)
⑵在C点,由牛顿第二定律有: (2分)
Fc=3936N( 2分)
由牛顿第三定律知,运动员在C点时轨道受到的压力大小为3936N. (1分)
⑶设在空中飞行时间为t,则有:tan37°= ( 3分)
t = 2.5s (t =-0.4s舍去) ( 2分)
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