题目内容

如图所示,总质量为m75 kg的滑雪者以初速度v08 m/s沿倾角为37°的斜面向上自由滑行,已知雪橇与斜面间动摩擦因数μ=0.25,假设斜面足够长.不计空气阻力.(g10 m/s2)试求:

(1)滑雪者沿斜面上滑的最大距离;

(2)若滑雪者滑至最高点后掉转方向向下自由滑行,求他滑到起点时的速度大小.

答案:
解析:

  (1)如图所示,上滑过程中,对人进行受力分析,滑雪者受重力mg、弹力FN、摩擦力f,设滑雪者加速度为a1

  根据牛顿第二定律有mgsinfma1

  a1方向沿斜面向下

  由平衡关系有FNmgcos

  又因摩擦力f=μFN

  由以上各式解得a1g(sin+μcos)8 m/s2

  滑雪者沿斜面向上做匀减速直线运动,减速到速度为零时的位移x4 m,即滑雪者上滑的最大距离为4 m

  (2)滑雪者沿斜面下滑时,滑雪者受到斜面的摩擦力沿斜面向上

  设加速度大小为a2

  根据牛顿第二定律有

  mgsinfma2

  a2方向沿斜面向下

  由平衡关系有FNmgcos

  又因摩擦力f=μFN

  由以上各式解得a2g(sin-μcos)4 m/s2

  滑雪者沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动,滑到出发点的位移大小为4 m

  则滑雪者再次滑到出发点时的速度大小

  v4m/s5.7 m/s


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