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滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”,滑板运动员可在不同的滑坡上滑行,做出各种动作...

滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”,滑板运动员可在不同的滑坡上滑行,做出各种动作给人以美的享受.如图所示,abcdef为同一竖直平面上依次平滑连接的滑行轨道,其中ab段水平,H=3m,bc段和cd段均为斜直轨道,倾角θ=37°,bc段与和cd段之间由长度不计的小圆弧衔接,滑板及运动员在转弯处c无机械能损失.de段是一半径R=2.5m的四分之一圆弧轨道,O点为圆心,其正上方的d点为圆弧的最高点,滑板及运动员总质量m=60kg,忽略摩擦阻力和空气阻力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.运动员从b点以υ=4m/s的速度水平滑出,落在bc上时通过短暂的缓冲动作使他只保留沿斜面方向的速度继续滑行,除运动员做缓冲动作以外,均可把滑板及运动员视为质点.则他是否会从d点滑离轨道?请通过计算得出结论.

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运动员离开b点做平抛运动,落在斜面上时,竖直方向上的位移和水平方向上的位移的比值等于tanθ,根据这一关系求出运动的时间,从而求出落在斜面上时在竖直方向上的分速度.落在bc上时通过短暂的缓冲动作使他只保留沿斜面方向的速度继续滑行,对落地点的速度沿垂直斜面方向和沿斜面方向正交分解,求出沿斜面方向的分速度,即为沿斜面滑行的速度,然后根据动能定理求出d点的速度,与d点的临界速度进行比较,判断是否会从d点滑离轨道. 【解析】 当以v=4m∕s从b点水平滑出后,运动员做平抛运动落在Q点,如图所示.设bQ=s,则   s•sin37°=gt2 ①       s•cos37°=vt           ② 由由①②解得t==0.6s vy=gt=6m∕s 落在Q点缓冲后      vQ=vysin37°+v37°=6.8m∕s 从Q→d mg(H-gt2)-mgR=mvd2-mvQ2③ 运动员恰好从d点滑离轨道应满足:mg= ④ 由③④得 vd<vd′ 可见滑板运动员不会从圆弧最高点d滑离轨道.
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考点分析:
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如图所示,遥控电动赛车(可视为质点)从A点由静止出发,经过时间t后关闭电动机,赛车继续前进至B点水平飞出,恰好在C点沿着切线方向进入固定在竖直平面内的圆形光滑轨道,通过轨道最高点D后回到水平地面EF上,E点为圆形轨道的最低点.已知赛车在水平轨道AB部分运动时受到恒定阻力f=0.4N,赛车的质量m=0.4kg,通电后赛车的电动机以额定功率P=2W工作,轨道AB的长度L=2m,B、C两点的高度差h=0.45m,连线CO和竖直方向的夹角α=37°,圆形轨道的半径R=0.5m,空气阻力可忽略,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)赛车运动到C点时速度vc的大小;
(2)赛车经过最高点D处时对轨道压力FN的大小;
(3)赛车电动机工作的时间t.
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(1)重物的重力势能减少量为   
(2)重物的动能增加量为   
(3)这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量    动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”);
(4)分析产生误差可能的原因是    .(至少写出一条原因)
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A.tanφ1=2tanθ
B.φ12
C.x1:x2=1:2
D.y1:y2=1:4
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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