题目内容
22.
滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”,具有很强的观赏性。如图所示,abcdef为同一竖直平面内的滑行轨道,其中bc段水平,ab、dc和ef均为倾角q=37o的斜直轨道,轨道间均用小圆弧平滑相连(小圆弧的长度可忽略)。已知H1=5 m,L=15 m,H2=1.25 m,H3 =12.75 m,设滑板与轨道之间的摩擦力为它们间压力的k倍(k=0.25),运动员连同滑板的总质量m = 60kg。运动员从a点由静止开始下滑从c点水平飞出,在de上着陆后,经短暂的缓冲动作后只保留沿斜面方向的分速度下滑,接着在def轨道上来回滑行,除缓冲外运动员连同滑板可视为质点,忽略空气阻力,取g=l0 m/s2,sin37o=06,cos37o=08。求:
(1)运动员从c点水平飞出时的速度大小v;
(2)运动员在de着陆时,沿斜面方向的分速度大小v。;
(3)设运动员第一次和第四次滑上ef道时上升的最大高度分别为hl和h4,则hl:h4等于多少?
(1)
(2)![]()
(3)![]()
解析:
(1)设运动员从a点到c点的过程中克服阻力做功Wf,根据动能定理
① (2分)
② (2分)
③ (1分)
由①、②、③式并代入数据,
解得
④ (1分)
(2)运动员从c点水平飞出到落到de轨道上的过程中做平抛运动,
设从c点到着陆点经过的时间为t
水平位移
⑤ (1分)
竖直位移
⑥ (1分)
由几何关系
⑦ (1分)
水平方向分速度
⑧ (1分)
竖直方向分速度
⑨ (1分)
⑩ (1分)
由④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩式并代入数据,
解得
(11) (2分)
(若求出在de上着陆的速度为
,给1分)
(3)设运动员第一次沿ed斜面向上滑的最大速度为
,根据功能关系
(12) (2分)
解得
(13) (1分)
同理可得,运动员第二次沿ef斜面向上滑的最大高度
(14) (1分)
以此类推,运动员第四次沿ef斜面向上滑的最大高度
![]()
解得
(15) (2分)