题目内容

18.冰壶赛场在比赛前需要调试赛道的冰面情况.设冰壶质量为m,冰壶与合格冰道的动摩擦因数为μ.调试时,测得冰壶在合格赛道末端速度为初速度的0.9倍,总耗时为t.假设冰道内有一处冰面出现异常,导致冰壶与该处冰面的动摩擦因素为2μ,且测出冰壶到达赛道末端的速度为初速度的0.8倍,设两次调试时冰壶初速度均相同.求:
(1)冰壶的初速度大小和冰道的总长度;
(2)异常冰面的长度.

分析 (1)在正常冰面上根据动能定理及动量定理列式,联立方程即可求解;
(2)不规则冰面存在时根据动能定理列式即可求解;

解答 解:设冰壶初速度为v,赛道总长度为L,不规则冰面的长度为d,
(1)在正常冰面上:μmgL=$\frac{1}{2}$mv2-$\frac{1}{2}$m(0.9v)2
 v-0.9v=μgt                  
v=10μgt
L=$\frac{19}{2}$μgt2
(2)不规则冰面存在时:μmg(L-d)+2μmgd=$\frac{1}{2}$mv2-$\frac{1}{2}$m(0.8v)2
解得:d=$\frac{17}{2}$μgt2
答:(1)冰壶的初速度大小为10μgt,冰道的总长度为$\frac{19}{2}$μgt2;
(2)异常冰面的长度为$\frac{17}{2}$μgt2

点评 本题注意考查了动能定理、动量守恒定律及运动学基本公式的直接应用,要求同学能正确分析冰壶的运动情况,知道当异常冰面在最前面时(减速过程的加速度先大后小),耗时最长,当异常冰面在最后面时(减速过程的加速度先小后大),耗时最短,难度较大.

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