题目内容

13.2016年世界速度轮滑锦标赛在“世界轮滑之都”南京开幕,速度轮滑是一种属于周期性耐久力竞速运动项目.轮滑赛道(部分)的示意图如图所示,弯道部分是半径为30m的圆弧.运动员从A点处起滑,沿直线运动至B点后进入弯道.已知AB间的距离为84m,轮滑鞋与场地间的摩擦因数为0.75,运动员在比赛中可以达到的最大速度为64.8km/h.
求运动员从A点由静止开始滑行至B点的最短时间.

分析 根据运动员在弯道处摩擦力提供向心力判断出弯道的速度,在整个过程中判断出加速到最大速度通过的位移和所需要的时间及减速阶段通过的位移和时间,剩余的位移为运动员匀速运动,即可求得总时间

解答 解:运动员在B处的最大速度,由牛顿第二定律得:
$μmg=\frac{{mv}_{B}^{2}}{R}$    得:vB=$\sqrt{μgR}$=15m/s
运动员加速或减速过程中的最大加速度:
$a=\frac{μmg}{m}=μg=7.5m/{s}^{2}$
vm=64.8km/h=18m/s
由${v}_{m}^{2}=2a{x}_{1}$ 得x1=21.6m
加速时间:${t}_{1}=\frac{{v}_{m}}{a}=\frac{18}{7.5}s=2.4s$
由${v}_{m}^{2}{-v}_{B}^{2}=2a{x}_{2}$得:x2=6.6m
减速时间:${t}_{2}=\frac{{v}_{m}-{v}_{B}}{a}=0.4s$
匀速时间:$△t=\frac{{l}_{AB}-{x}_{1}-{x}_{2}}{{v}_{m}}=3.1s$
所以最短时间t=t1+t2+t3=5.9s
答:运动员从A点由静止开始滑行至B点的最短时间为5.9s

点评 本题主要考查了运动学公式的灵活运用,关键是抓住运动员在整个过程中的运动过程即先加速后匀速再减速运动,即可求得总时间

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