题目内容

【题目】如图所示,ABC是一雪道,AB段为长L=80m倾角θ=37°的斜坡,BC段水平,AB与BC平滑相连.一个质量m=75kg的滑雪运动员,从斜坡顶端以v0=2.0m/s的初速度匀加速滑下,经时间t=5.0s 到达斜坡底端B点.滑雪板与雪道间的动摩擦因数在AB段和BC段均相同.取g=10m/s2 . (sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:

(1)运动员在斜坡上滑行时加速度的大小a;
(2)滑雪板与雪道间的动摩擦因数μ;
(3)运动员滑上水平雪道后,在t'=2.0s内滑行的距离x.

【答案】
(1)解:根据

解得 a=5.6m/s2

答:运动员在斜坡上滑行时加速度的大小为5.6m/s2


(2)解:在斜坡上运动员受力如图1所示

建立如图1所示的直角坐标系,根据牛顿第二定律

x方向 mgsinθ﹣Ff=ma

y方向 FN﹣mgcosθ=0

摩擦力 Ff=FN

解得 =0.05

答:滑雪板与雪道间的动摩擦因数为0.05


(3)解:运动员滑到B点时的速度 vB=v0+at=30m/s

在水平雪道上运动员受力如图2所示,设运动员的加速度为a'

建立如图2所示的直角坐标系,根据牛顿第二定律

x方向﹣F'N=ma'

y方向 F'N﹣mg=0

根据

解得 x=59m

答:运动员滑上水平雪道后滑行的距离59m


【解析】(1)根据匀变速直线运动的位移公式求出运动员的加速度.(2)对斜坡上运动员受力分析,通过牛顿第二定律求出动摩擦因数的大小.(3)根据牛顿第二定律求出水平轨道上运动员的加速度,通过位移时间公式求出运动员在水平雪道上滑行的距离.
【考点精析】本题主要考查了匀变速直线运动的速度、位移、时间的关系的相关知识点,需要掌握速度公式:V=V0+at;位移公式:s=v0t+1/2at2;速度位移公式:vt2-v02=2as;以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值才能正确解答此题.

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