题目内容

5.在海滨游乐场有一种滑沙的娱乐活动深受游客喜欢.如图所示,人坐在滑板上从斜坡高处的A点由静止开始滑下,滑到斜坡底部B点后沿水平滑道再滑行一段距离到C点停下,滑板与两滑道间的动摩擦因数均为μ=0.5,不计空气阻力,斜坡倾角θ=37°.斜坡滑道与水平滑道间为圆弧过渡,速度由斜面方向转为水平方向时大小不变.不计空气阻力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)若人和滑板的总质量为m=65kg,求人在斜坡上下滑时的加速度a1的大小?
(2)已知下滑的起点A到底端B的长度L=60m,为了确保游客的人身安全,假如你是设计师,经推算确定B点到C点的水平距离x至少要多大距离?

分析 (1)对人与滑板分析受力情况,应用牛顿第二定律可以求出其加速度.
(2)人在斜面上做加速运动,到达水平面上之后做匀减速运动,由牛顿第二定律可以求得人在两个过程的加速度的大小,再由匀变速直线运动的公式可以求得x的大小.

解答 解:(1)人在斜坡上受力如图:
设下滑加速度为a,由牛顿第二定律可得:
mgsinθ-μN=ma
mgcosθ=N
解得:a=g(sinθ-μcosθ)=10×(sin37°-0.5×cos37°)=2m/s2
(2)人先在斜坡上下滑,后在水平面的做匀减速运动,加速度为a1,受力分析如图:
在水平面上运动时,由牛顿第二定律可得:μmg=ma1
下滑至B点的速度为V,B到C做匀减速运动,末速度为0,有:v2=2a1x
从A到B做初速度为0的匀加速直线运动有:v2=2aL
联立代入数据解得:x=24m
故当L等于60m时,水平面的长度至少应大于24m.
答:(1)人在斜坡上下滑时的加速度大小是2m/s2
(2)B点到C点的水平距离x至少要24m距离.

点评 本题是对牛顿第二定律的应用,对物体受力分析可以求得加速度的大小,再利用匀变速直线运动的规律可以求得水平距离的大小.

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