题目内容

滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”，具有很强的观赏性．如图所示，abcdef为同一竖直平面内的滑行轨道，其中bc段水平，ab、de和ef段均为倾角θ=37°的斜直轨道，轨道间均用小圆弧平滑相连（小圆弧的长度可忽略）．已知H1=5m，L=15m，H2=1.25m，H3=12.75m，设滑板与轨道之间的摩擦力为它们间压力的k倍（k=0.25），运动员连同滑板的总质量m=60kg．运动员从a点由静止开始下滑从c点水平飞出，在de上着陆后，经短暂的缓冲动作后保留沿斜面方向的分速度下滑，接着在def轨道上来回滑行，除缓冲外运动员连同滑板可视为质点，忽略空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）运动员从c点水平飞出时的速度大小vc；
（2）运动员在de上着陆时，沿斜面方向的分速度大小v0；
（3）设运动员第一次和第四次滑上ef轨道时上升的最大高度分别为h1和h4，则h1：h4等于多少？
分析：（1）设运动员从a点到c点的过程中克服阻力做功Wf，根据动能定理及摩擦力做功公式即可求解；
（2）运动员从c点水平飞出到落到de轨道上的过程中做平抛运动，设从c点到着陆点经过的时间为t，根据平抛运动的基本公式及几何关系即可求解；
（3）设运动员第一次沿ed斜面向上滑的最大高度为h1'，根据功能关系求出h1'，同理可得，运动员第二次沿ef斜面向上滑的最大高度，以此类推，运动员第四次沿ef斜面向上滑的最大高度，即可求解．
解答：解：（1）设运动员从a点到c点的过程中克服阻力做功Wf，
根据动能定理得：
mgH1-Wf=
1
2
m
v
2
c
-0①
而Wf=kmgcosθ?
.
ab
+kmg?
.
bc
②
L=abcosθ+
.
bc
③
由①②③式并代入数据，解得vc=5m/s④
（2）运动员从c点水平飞出到落到de轨道上的过程中做平抛运动，设从c点到着陆点经过的时间为t
水平位移x=vxt⑤
竖直位移y=
1
2
gt2⑥
由几何关系
y-H2
x
=tanθ⑦
水平方向分速度vx=vc⑧
竖直方向分速度vy=gt⑨
v0=vxcosθ+vysinθ⑩
由④⑤⑥⑦⑧⑨⑩式并代入数据，解得v0=10m/s
（3）设运动员第一次沿ed斜面向上滑的最大高度为h1'，
根据功能关系mg(h1-
h
′
1
)=kmgcosθ(
h1
sinθ
+
h
′
1
sinθ
)
解得
h
′
1
=
1
2
h1
同理可得，运动员第二次沿ef斜面向上滑的最大高度h2=
1
2
h
′
1
=(
1
2
)2h1
以此类推，运动员第四次沿ef斜面向上滑的最大高度h4=(
1
2
)6h1
解得
h4
h1
=
1
64

答：（1）运动员从c点水平飞出时的速度大小vc为5m/s；
（2）运动员在de上着陆时，沿斜面方向的分速度大小v0为10m/s；
（3）设运动员第一次和第四次滑上ef轨道时上升的最大高度分别为h1和h4，则h1：h4等于1：64．
点评：本题主要考查了功能关系、动能定理及平抛运动基本公式的直接应用，知道平抛运动落在斜面上，竖直方向上的位移和水平方向上的位移的比值是定值，根据该关系可求出时间．难度适中．
练习册系列答案
相关题目
（2008?福建模拟）滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”滑板运动员可在不同的滑坡上滑行，做出各种动作，给人以美的享受．如图甲所示，abcdef为同一竖直平面上依次平滑连接的滑行轨道，其中ab段水平，H=3m，bc段和cd段均为斜直轨道，倾角θ=370，de段是一半径R=2.5m的四分之一圆弧轨道，0点为圆心，其正上方的d点为圆弧的最高点．滑板及运动员的总质量m=60kg，运动员滑经d点时轨道对滑板支持力用Nd表示．忽略摩擦阻力和空气阻力，取g=10m/s2，sin 37°=0.6，eos 37°=0.8．除下述问题（3）中运动员做缓冲动作以外，均可把滑板及运动员视为质点．
（1）若运动员从bc 段紧靠b处无初速度滑下，求Nd的大小．
（2）运动员逐渐减小从bc上无初速度下滑时距水平地面的高度h，请在图乙的坐标系中作出Nd-h图象（只根据作出的图象评分，不要求写出计算过程和作图依据）．
（3）运动员改为从b点以v0=4m/s的速度水平滑出，落在bc上时通过短暂的缓冲动作使他沿斜面方向继续滑行，则他是否会从d点滑离轨道？请通过计算得出结论．
滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”，滑板运动员可在不同的滑坡上滑行，做出各种动作给人以美的享受．如图所示，abcdef为同一竖直平面上依次平滑连接的滑行轨道，其中ab段水平，H=3m，bc段和cd段均为斜直轨道，倾角θ=37°，bc段与和cd段之间由长度不计的小圆弧衔接，滑板及运动员在转弯处c无机械能损失．de段是一半径R=2.5m的四分之一圆弧轨道，O点为圆心，其正上方的d点为圆弧的最高点，滑板及运动员总质量m=60kg，忽略摩擦阻力和空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．运动员从b点以υ0=4m/s的速度水平滑出，落在bc上时通过短暂的缓冲动作使他只保留沿斜面方向的速度继续滑行，除运动员做缓冲动作以外，均可把滑板及运动员视为质点．则他是否会从d点滑离轨道？请通过计算得出结论．
滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”，滑板运动员可在不同的滑坡上滑行，做出各种动作给人以美的享受．如图甲所示，abcdef为同一竖直平面上依次平滑连接的滑行轨道，其中ab段水平，H=3m，bc段和cd段均为斜直轨道，倾角θ=37°，de段是一半径R=2.5m的四分之一圆弧轨道，O点为圆心，其正上方的d点为圆弧的最高点，滑板及运动员总质量m=60kg，运动员滑经d点时轨道对滑板支持力用Nd表示，忽略摩擦阻力和空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．除下述问（2）中运动员做缓冲动作以外，均可把滑板及运动员视为质点．
（1）运动员从bc段紧靠b处无初速滑下，求Nd的大小；
（2）运动员改为从b点以υ0=4m/s的速度水平滑出，落在bc上时通过短暂的缓冲动作使他只保留沿斜面方向的速度继续滑行，则他是否会从d点滑离轨道？请通过计算得出结论．

滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”，滑板运动员可在不同的滑坡上滑行，做出各种动作给人以美的享受。如图所示，abcdef为同一竖直平面上依次平滑连接的滑行轨道，其中ab段水平，H=3m，bc段和cd段均为斜直轨道，倾角θ=37º，bc段与和cd段之间由长度不计的小圆弧衔接，滑板及运动员在转弯处c无机械能损失。de段是一半径R=2.5m的四分之一圆弧轨道，O点为圆心，其正上方的d点为圆弧的最高点，滑板及运动员总质量m=60kg，忽略摩擦阻力和空气阻力，取g=10m/s2，sin37º=0.6，cos37º=0.8。运动员从b点以υ0=4m/s的速度水平滑出，落在bc上时通过短暂的缓冲动作使他只保留沿斜面方向的速度继续滑行，除运动员做缓冲动作以外，均可把滑板及运动员视为质点。则他是否会从d点滑离轨道？请通过计算得出结论。

 

 

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网