题目内容

(2013?河南模拟)滑雪运动中,滑雪板与雪地之间的相互作用与滑动速度有关,当滑雪者的速度超过4m/s时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由μ1=0.25变为μ2=0.125.一滑雪者从倾角θ=37°的坡顶A处由静止开始自由下滑,滑至坡底B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地,最后停在C处,如图所示,不计空气阻力,坡长L=26m,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)滑雪者到达B处时的速度;
(2)在图中画出滑雪者速度大小为10m/s时的受力示意图,并求出此时的加速度大小.
分析:(1)根据牛顿第二定律求出动摩擦因数为0.125时的加速度,根据匀变速直线运动的位移公式求出开始匀加速运动的位移,从而得出第二段匀加速直线运动的位移,根据速度位移公式求出滑雪者到达B处的速度.
(2)第(1)问滑雪者到达B处的速度为16m/s,知10m/s可能在斜面上,可能在水平面上,分别根据牛顿第二定律求出运动的加速度.
解答:解:(1)在AB段,速度小于等于4m/s时:
a1=gsinθ-μ 1gcosθ
解得a1=4m/s2
x1=
v2
2a1
=2m
速度大于4m/s时:
a2=gsinθ-μ2gcosθ
解得a2=5m/s2
x2=L-x1=24m
解得vB=
v2+2a2x2
=16m/s
(2)受力分析如图

当滑雪者速度大小等于10 m/s时滑雪板与雪地间的动摩擦因数为0.125,分别在AB段与BC段上,
在AB段时加速度为a2=5m/s2
在BC段时加速度为a=-μ2g=-1.25m/s2
答:(1)滑雪者到达B处时的速度为16m/s;(2)在AB段时加速度为a2=5m/s2,在BC段时加速度为a=1.25m/s2
点评:本题综合考查了牛顿第二定律和运动学公式,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,通过加速度可以根据力求运动,也可以根据运动求力.
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