题目内容


一探险队员在探险时遇到一山沟,山沟的一侧竖直,另一侧的坡面呈抛物线形状.此队员从山沟的竖直一侧,以速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面.如图所示,以沟底的O点为原点建立坐标系Oxy.已知,山沟竖直一侧的高度为2h,坡面的抛物线方程为y=x2;探险队员的质量为m.人视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g.

(1)求此人落到坡面时的动能;

(2)此人水平跳出的速度为多大时,他落在坡面时的动能最小?动能的最小值为多少?


解析:(1)设该队员在空中运动的时间为t,在坡面上落点的横坐标为x,纵坐标为y.由运动学公式和已知条件得

x=v0t①

2h-y=gt2②

根据题意有y=③

由机械能守恒,落到坡面时的动能为mv2=mv+mg(2h-y)④

联立①②③④式得mv2=m(v+)⑤

(2)⑤式可以改写为v2=(-)2+3gh⑥

v2极小的条件为⑥式中的平方项等于0,由此得v0=⑦

此时v2=3gh,则最小动能为(mv2)min=mgh.

答案:(1)m(v+) (2) mgh

  

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