题目内容

【题目】跳台滑雪是冬奥会中一项极为壮观的运动,其运动过程包括助滑、起跳、空中飞行和着陆四个阶段(如图甲)。其中的助滑过程可简化如下:如图乙,助滑道由长为L、倾角为θ的斜坡AB和弧形坡BCD构成,ABBCDB处相切,AD的高度差为h,运动员(可视为质点的滑块)着滑雪板从A端无初速下滑,沿助滑道滑至D端起跳。 假设滑雪板与AB间的动摩擦因数为μ,运动员在BCD上克服摩擦力做的功是在AB上克服摩擦力做功的kk<1倍,不计空气阻力,重力加速度为g。求:

(1)运动员在斜坡AB上滑行的时间;

(2)运动员在D端起跳前的速度大小。

【答案】(1) (2)

【解析】(1)运动员在斜坡AB上做匀加速运动

所受摩擦力为:

垂直斜坡方向,由平衡条件有:

平行斜坡方向,由牛顿运动定律有:

联立得:

由运动学规律有:

联立得:

(2)运动员在斜坡AB上克服摩擦力做的功为:

在弧形坡BCD上克服摩擦力做的功为:

全过程由动能定理有:

联立得:

练习册系列答案
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【题目】如图甲所示,半径为r的金属细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系为k>0,且为已知的常量)。

1)已知金属环的电阻为R。根据法拉第电磁感应定律,求金属环的感应电动势和感应电流I

2麦克斯韦电磁理论认为:变化的磁场会在空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,称为感生电场或涡旋电场。图甲所示的磁场会在空间产生如图乙所示的圆形涡旋电场,涡旋电场的电场线与金属环是同心圆。金属环中的自由电荷在涡旋电场的作用下做定向运动,形成了感应电流涡旋电场力F充当非静电力,其大小与涡旋电场场强E的关系满足如果移送电荷q时非静电力所做的功为W,那么感应电动势

图甲 图乙

a请推导证明:金属环上某点的场强大小为

b经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞。在考虑大量自由电子的统计结果时,电子与金属离子的碰撞结果可视为导体对电子有连续的阻力,其大小可表示为b>0,且为已知的常量)。已知自由电子的电荷量为e,金属环中自由电子的总数为N。展开你想象的翅膀,给出一个合理的自由电子的运动模型,并在此基础上,求出金属环中的感应电流I

3)宏观与微观是相互联系的。若该金属单位体积内自由电子数为n,请你在(1)和(2)的基础上推导该金属的电阻率ρnb的关系式。

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