题目内容
【题目】如图所示为某游乐场激流勇退模型,A、B为一倾角为300的轨道,轨道的末端B与水平水面平滑连接,一质量为m=50Kg的人坐在质量为M=50Kg,长2m船的正中央,从船头距轨道末端高h=4m处的A点释放,已知人与船间的摩擦因数,船与斜面间的摩擦因数,船在斜面上运动时水对船沿斜面向下的冲击力恒为F1=500N,船全部在水平水面运动时水对船的阻力为F2=500N,现假设船有很多节组成,每节经过B点时可顺利地转为水平方向,且整个船在转向过程中速度大小不变,某游客忘了系上安全带,试求
(1)人刚到水平面时的速度大小;
(2)通过计算分析该游客是从船头还是从船尾滑离船。(若人到船头或船尾恰与船共速,视为人未滑离船)
【答案】(1)12m/s(2)人从船头滑离船;
【解析】当将人与船当做一个整体时:
①
解得a0=8.5m/s2
将人隔离时人能获得的最大加速度为: ,②
解得a1=8m/s2
因a1<a0故两者相对滑动,对船受力分析可知:
③
解得:a2=9m/s2
故人刚滑到水平面时:设船长为2L,则④
v1=12m/s
(2)船头刚到水面上时的速度: ⑤
解得:v2=12m/s
人在斜面的船上相对运动的时间为: ⑥
船头刚滑到平面经历的时间: ⑦
船转换的时间为: ⑧
由于 ⑨
故当人与船刚好完全进入水平面时两者相对滑动的距离为L,故人在斜面上运动时刚好不被抛出船;当人与船均在水面上运动时,对人有:
⑩
对船:
解得: (11)
由此过程中船再向前滑行的距离为: (12)
人继续滑行的距离为:
(13)
因为 故人从船头滑离船.
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