题目内容

某电视台“快乐向前冲”节目中的场地设施如图所示,AB为水平直轨道,上面安装有电动悬挂器,可以载人运动,水面上漂浮着一个半径为R,角速度为ω,铺有海绵垫的转盘,转盘的轴心离平台的水平距离为L,平台边缘与转盘平面的高度差为H.选手抓住悬挂器,可以在电动机带动下,从A点下方的平台边缘处沿水平方向做初速度为零,加速度为a的匀加速直线运动.选手必须作好判断,在合适的位置释放,才能顺利落在转盘上.设人的质量为m(不计身高大小),人与转盘间的最大静摩擦力为μmg,重力加速度为g.

(1)假设选手落到转盘上瞬间相对转盘速度立即变为零,为保证他落在距圆心以内不会被甩出转盘,转盘的角速度ω应限制在什么范围?
(2)若已知H =" 5" m,L =" 8" m,a =" 2" m/s2,g =" 10" m/s2,且选手从某处C点释放能恰好落到转盘的圆心上,则他是从平台出发后经过多长时间释放悬挂器的?
(3)若电动悬挂器开动后,针对不同选手的动力与该选手重力关系皆为F = 0.6mg,悬挂器在轨道上运动时存在恒定的摩擦阻力,选手在运动到上面(2)中所述位置C点时,因恐惧没有释放悬挂器,但立即关闭了它的电动机,则按照(2)中数据计算悬挂器载着选手还能继续向右滑行多远的距离?

(1) (2) 2s (3) 2m

解析试题分析:(1)设人落在距圆心处不至被甩下,最大静摩擦力提供向向心力
则有:μmg ≥ mω2               (2分)
即转盘转动角度应满足    (2分)
(2)沿水平加速段位移为x1,时间t1;平抛时水平位移为x2,时间为t2
则加速时有     (2分)
v = atl        (2分)
平抛运动阶段 x2 = vt2      (2分)
     (2分)
全程水平方向:x1+ x2 = L   (2分)
代入已知各量数值,联立以上各式解得tl = 2s 
(3)由(2)知 v =" 4" m/s,且F = 0.6mg,设阻力为f,继续向右滑动加速度为,滑行距离为x3
加速段       (2分)
减速段         (2分)
   (2分)
联立以上三式解得x3 = 2m
考点:考查了平抛运动,圆周运动,匀变速直线运动规律
点评:本题是一道力学综合应用题,能力型较强,需要对对象分过程研究

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