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如图所示,在游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳子飞越到对面的高台上.一质量m...

如图所示,在游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳子飞越到对面的高台上.一质量m=60kg的选手脚穿轮滑鞋以v=7m/s的水平速度抓住竖直的绳子开始摆动,选手可看作质点,绳子的悬挂点到选手的距离L=6m.当绳摆到与竖直方向夹角θ=37°时,选手放开绳子,不考虑空气阻力和绳子的质量.取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)求选手放开绳子时的速度大小;
(2)选手放开绳子后继续运动到最高点时,刚好可以站到水平传送带A点,传送带始终以v1=3m/s的速度匀速向左运动,传送带的另一端B点就是终点,且sAB=3.75m.若选手在传送带上不提供动力自由滑行,受到的摩擦阻力为自身重力的0.2倍,通过计算说明该选手是否能顺利冲过终点B,并求出选手在传送带上滑行过程中因摩擦而产生的热量Q.

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(1)选手拉着绳子在摆动的过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律求出选手放开绳子时的速度大小. (2)根据平行四边形定则求出选手放开绳子时水平方向和竖直方向上的分速度,当选手到达最高点时,竖直方向上的分速度为零,选手在传送带上的初速度等于水平分速度,结合牛顿第二定律和运动学公式求出选手在传送带上滑行的位移,从而判断能否顺利冲过终点.求出选手相对于传送带的路程,根据Q=f△s求出摩擦而产生的热量. 【解析】 (1)由机械能守恒定律得, 解得v=5m/s. (2)选手在放开绳子时,水平速度为vx,竖直速度为vy,则vx=vcos37°=4m/s. 选手在最高点站到传送带上A点有4m/s向右的速度,在传送带上做匀减速直线运动. 选手的加速度大小a=. 以地面为参考系 , x=4m>3.75m 所以可以顺利冲过终点. 设选手从A到B的时间为t,则 解得t1=1.5s,t2=2.5s(舍去) 在这段时间内传送带通过的位移为:x1=v1t=4.5m. 摩擦力做功为:Wf=Q=kmg(sAB+x1)=990J. 答:(1)选手放开绳子时的速度大小为5m/s. (2)选手在传送带上滑行过程中因摩擦而产生的热量Q为990J.
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考点分析:
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在“极限”运动会中,有一个在钢索桥上的比赛项目.如图所示,总长为L的均匀粗钢丝绳固定在等高的A、B处,钢丝绳最低点与固定点A、B的高度差为打,动滑轮起点在A处,并可沿钢丝绳滑动,钢丝绳最低点距离水面也为H.若质量为m的参赛者抓住滑轮下方的挂钩由A点静止滑下,最远能到达右侧C点,C、B间钢丝绳相距为L′=manfen5.com 满分网,高度差为h=manfen5.com 满分网.参赛者在运动过程中视为质点,滑轮受到的阻力大小可认为不变,且克服阻力所做的功与滑过的路程成正比,不计参赛者在运动中受到的空气阻力、滑轮(含挂钩)的质量和大小,不考虑钢索桥的摆动及形变.重力加速度为g.求:
(1)滑轮受到的阻力大小;
(2)若参赛者不依靠外界帮助要到达召点,则参赛者在A点处抓住挂钩时至少应该具有的初动能;
(3)某次比赛规定参赛者须在钢丝绳最低点松开挂钩并落到与钢丝绳最低点水平相距为4a、宽度为a、厚度不计的海绵垫子上.若参赛者由A点静止滑下,会落在海绵垫子左侧的水中.为了能落到海绵垫子上,参赛者在A点抓住挂钩时应具有初动能的范围.

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(1)小球被抛出时的速度v
(2)小球到达半圆轨道最低点B时,对轨道的压力大小;
(3)小球从C到D过程中摩擦力做的功W.
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一轻质细绳一端系一质量为m=0.05kg的小球A,另一端挂在光滑水平轴O上,O到小球的距离为L=0.1m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,如图所示,水平距离s=2m.现有一滑块B,质量也为m,从斜面上滑下,与小球发生碰撞,每次碰后,滑块与小球速度均交换,已知滑块与挡板碰撞时不损失机械能,水平面与滑块间的动摩擦因数为μ=0.25,若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g取10m/s2,试问:
(1)若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后,使小球恰好在竖直平面内做圆周运动,求此高度h;
(2)若滑块B从h′=5m 处下滑与小球碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数.

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(1)P、Q之间的动摩擦因数;
(2)此过程中水平面对Q的摩擦力所做的功;
(3)P最终停止位置到右圆弧底端的距离.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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