题目内容
【题目】蹦极是一项既惊险又刺激的运动,深受年轻人的喜爱.如图所示,原长L=16m的橡皮绳一端固定在塔架的P点,另一端系在蹦极者的腰部.蹦极者从P点由静止跳下,到达A处时绳刚好伸直,继续下降到最低点B处,BP之间距离h=20m.又知:蹦极者的质量m=60kg,所受空气阻力f恒为体重的 ,蹦极者可视为质点,g=10m/s2 . 求:
(1)蹦极者到达A点时的速度;
(2)橡皮绳的弹性势能的最大值;
(3)蹦极者从P下降到A、再从A下降到B机械能的变化量分别计为△E1、△E2 , 则△E1:△E2为多少?
【答案】
(1)
解:对蹦极者从P到A过程由动能定理得:
mgL﹣fL= ,
其中f= mg,
代入数据解得: =16m/s
(2)
解:对蹦极者与弹簧组成的系统从P到B过程由能量守恒定律可得:
mgh=fh+ ,
解得: =(mg﹣f)h=9600J
(3)
解:根据“功能原理”可知,从P下降到A过程中,机械能减少为: =fL,
从A下降到B过程中机械能减少为: =f(h﹣L)
联立可得: =
【解析】本题(1)的关键是对蹦极者应用动能定理即可;题(2)的关键是对蹦极者与弹簧组成的系统应用能量守恒定律即可求解;题(3)的关键是明确根据功能原理求解机械能的变化.
【考点精析】掌握动能定理的综合应用是解答本题的根本,需要知道应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷.
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