题目内容
在游乐节目中,选手需要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=60kg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
=530,绳的悬挂点O距水面的高度为H=3m.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
=2m, 选手摆到最高点时松手落入水中。设水对选手的平均浮力
,平均阻力
,求选手落入水中的深度
;
(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;小阳认为绳越短,落点距岸边越远,请通过推算说明你的观点。
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【答案】
(1)机械能守恒
------3分
圆周运动 F′-mg=m
------3分
解得 F′=(3-2cos
)mg
人对绳的拉力 F=F′=1080N ------2分
(2) mg(H-lcos
+d)-(f1+f2)d=0 ------4分
则d=
=1.2m ------2分
(3)选手从最低点开始做平抛运动
x=vt
------1分
H-
=
------1分
解得
---2分
当
时,x有最大值,解得l=1.5m ---2分
【解析】略
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