题目内容
水上滑梯可简化成如图5-2-19所示的模型,斜槽AB和水平槽BC平滑连接,斜槽AB的竖直高度H=6.0 m,倾角θ=37°.水平槽BC长d=2.0 m,BC面与水面的距离h=0.80 m,人与AB、BC间的动摩擦因数均为μ=0.10.取重力加速度g=10 m/s2,cos 37°=0.8,sin 37°=0.6.一小朋友从滑梯顶端A点无初速地自由滑下,求:
(1)小朋友沿斜槽AB下滑时加速度的大小a;
(2)小朋友滑到C点时速度的大小v;
(3)在从C点滑出至落到水面的过程中,小朋友在水平方向位移的大小s.
解析 (1)小朋友在斜槽上受力如图所示,根据牛顿第二定律得
a=
又f=μN
N=mgcos θ
得小朋友沿AB下滑时加速度的大小
a=gsin θ-μgcos θ=5.2 m/s2
(2)小朋友从A滑到C的过程中,根据动能定理得
mgH-f-μmgd=mv2-0
得小朋友滑到C点时速度的大小v=10 m/s
(3)在从C点滑出至落到水面的过程中,小朋友做平抛运动,设此过程经历的时间为t
h=gt2
小孩在水平方向的位移 s=vt
解得s=4.0 m
答案 (1)5.2 m/s2 (2)10 m/s (3)4.0 m
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