题目内容
【题目】如图,I、II为极限运动中的两部分赛道,其中I的AB部分为竖直平面内半径为R的光滑圆弧赛道,最低点B的切线水平; II上CD为倾角为30°的斜面,最低点C处于B点的正下方,B、C两点距离也等于R.质量为m的极限运动员(可视为质点)从AB上P点处由静止开始滑下,恰好垂直CD落到斜面上。求:
(1) 极限运动员落到CD上的位置与C的距离;
(2)极限运动员通过B点时对圆弧轨道的压力;
(3)P点与B点的高度差。
【答案】(1) (2) ,竖直向下(3)
【解析】
(1)设极限运动员在B点的速度为v0,落在CD上的位置与C的距离为x,速度大小为v,在空中运动的时间为t,则xcos300=v0t
R-xsin300=gt2
解得x=0.8R
(2)由(1)可得:
通过B点时轨道对极限运动员的支持力大小为FN
极限运动员对轨道的压力大小为FN′,则FN′=FN,
解得,方向竖直向下;
(3) P点与B点的高度差为h,则mgh=mv02
解得h=R/5
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