题目内容

滚轴溜冰运动是青少年喜爱的一项活动。如图所示,一滚轴溜冰运动员(可视为质点)质量m=30kg,他在左侧平台上滑行一段距离后沿水平方向抛出,恰能无能量损失地从A点沿切线方向进入光滑竖直圆弧轨道并沿轨道下滑。已知AB为圆弧的两端点,其连线水平;圆弧半径R=1.0 m,对应圆心角θ=106?;平台与A、B连线的高度差h=0.8 m。(取g=10m/s2,sin53?=0.80,cos53?=0.60)

求:(1)运动员做平抛运动的初速度;

(2)运动员运动到圆弧轨道最低点O时,对轨道的压力。


解析:(1)设小孩平抛的初速度为vx,在A点的竖直分速度为vy

由平抛运动的规律有              (2分)

代入数据解得              (2分)

因小孩在A点的速度沿A点切线方向

故有                         (2分)

  代人数据解得vx = 3m/s,故vo= 4 m/s              (2分)

(2)设小孩在最低点的速度为V,由机械能守恒定律

  有               (3分)

在最低点,根据牛顿第二定律

  有                                (2分)

  代人数据解得                              (2分)

  由牛顿第三定律可知,小孩对轨道的压力为1290 N        (1分)

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