题目内容

如图所示,一质量为60kg的探险者在丛林探险,为了从一绝壁到达水平地面,探险者将一根粗绳缠绕在粗壮树干上,拉住绳子的另一端,从绝壁边缘的A点由静止开始荡向低处,到达最低点B时脚恰好触到地面,此时探险者的重心离地面的高度为0.5m.已知探险者在A点时重心离地面的高度为8.5m.以地面为零势能面,不计空气阻力.(探险者可视为位于其重心处的一个质点)求:
(1)探险者在A点时的重力势能.
(2)探险者运动到B点时的速度大小.
(3)探险者运动到重心离地面5m高处时的机械能.
分析:(1)由题目给定的高度可得探险者在A点时的重力势能
(2)探险者由A到B只受重力,故机械能守恒,由机械能守恒可得探险者运动到B点时的速度大小
(3)由机械能守恒可得探险者运动到重心离地面5m高处时的机械能与初位置机械能相等.
解答:解:
(1)以地面为零势能面,探险者在A点时的重力势能EPA=mgh=60×10×8.5J=5100J
(2)探险者由A到B只受重力,故机械能守恒,由机械能守恒:mgh=mghB+
1
2
mvB2

解得:vB=
2g(h-hB)
=
2×10×(8.5-0.5)
=4
10
m/s

(3)由机械能守恒可得探险者运动到重心离地面5m高处时的机械能与初位置机械能相等,故探险者运动到重心离地面5m高处时的机械能为5100J
答:(1)探险者在A点时的重力势能为5100J
(2)探险者运动到B点时的速度大小4
10
m/s

(3)探险者运动到重心离地面5m高处时的机械能为5100J
点评:本题是简单的机械能守恒的应用,都是直接代入公式,需注意的就是第一问,表示A点机械能的时候,需要说明一下题目给定的零势能面.
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