题目内容

滑板运动是一项非常刺激的水上运动。研究表明,在进行滑板运动时,水对滑板的作用力FN垂直于板面,大小为kv2,其中v为滑板速率(水可视为静止)。某次运动中,在水平牵引力作用下,当滑板和水面的夹角θ=37°时(下图),滑板做匀速直线运动,相应的k=54 kg/m,人和滑板的总质量为108 kg,试求(重力加速度g取10 m/s2,sin37°取,忽略空气阻力):

(1)水平牵引力的大小;

(2)滑板的速率;

(3)水平牵引力的功率。

解:

以滑板和运动员为研究对象,其受力如图所示。

由共点力平衡条件可得

FNcosθ=mg                                           ①

FNsinθ=F                                             ②

由①、②联立,得

F=810 N

(2)FN=mg/cosθ

FN=kv2

得v==5 m/s

(3)水平牵引力的功率

P=Fv=4 050 W

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