题目内容
【题目】如图所示,一个滑雪运动员,滑板和人总质量为m=75kg,以初速度v0=8m/s沿倾角为θ=37°的斜坡向上自由滑行,已知滑板与斜坡间动摩擦因数μ=0.25,假设斜坡足够长。不计空气阻力。试求:
(1)运动员沿斜坡上滑的最大距离。
(2)若运动员滑至最高点后掉转方向向下自由滑行,求他滑到起点时的速度大小。
【答案】(1)4m(2)5.7m/s
【解析】试题分析:根据牛顿第二定律求出运动员沿斜坡上滑的加速度大小,根据速度位移公式求出上滑的最大距离.根据牛顿第二定律求出下滑的加速度大小,根据速度位移公式求出滑到起点时的速度大小.
(1)上滑过程中,对人进行受力分析,滑雪者受重力mg、弹力、摩擦力f,并设滑雪者加速度为
根据牛顿第二定律有: , 方向沿斜面向下①
由平衡关系有: ②
根据公式有: ③
由上列各式解得: ④
滑雪者沿斜面向上做匀减速直线运动,
减速到为零时的位移⑤
即滑雪者上滑的最大距离为4m
(2)滑雪者沿斜面下滑时,滑雪者受到斜面的摩擦力沿斜面向上,
设加速度大小为,
根据牛顿第二定律有: , 方向沿斜面向下⑥
由平衡关系有: ⑦
根据公式有: ⑧
由上列各式解得: ⑨
滑雪者沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动,
滑到出发点的位移大小为
则滑雪者再次滑到出发点时速度大小: ⑩
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