题目内容

(9分) 在游乐节目中,选手需借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论.如图所示,他们将选手简化为质量m=60 kg 的质点,选手抓住绳由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角=53°,绳的悬挂点O距水面的高度为H=3 m.不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深.取重力加速度

(1)求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;

(2)若绳长L=2 m,选手摆到最高点时松手落入水中.设水对选手的平均浮力f1=800N,平均阻力f2=700N,求选手落入水中的深度d;

(3)若选手摆到最低点时松手,小明认为绳越长,在浮台上的落点距岸边越远;小阳却认为绳越短,落点距岸边越远.请通过推算说你的观点.

解:(1)机械能守恒mgl(1-cos)=mv2              圆周运动F′-mg=m

    解得F′=(3-2cos)mg   人对绳的拉力F=F′则F=1080N

   (2)动能定理  mg(H-lcos+d)-(f1+f2)d=0

    则d==1.2m          

    (3)选手从最低点开始做平抛运动x=vt    H-L=

    且有①式解得x=2

    当L=时,x有最大值  解得L=1.5m

    因此,两人的看法均不正确.当绳长越接近1.5m时,落点距岸边越远.

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