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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...

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、de和ef段均为倾角θ=37°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=5m,L=15m,H2=1.25m,H3=12.75m,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=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)运动员从c点水平飞出时的速度大小vc
(2)运动员在de上着陆时,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轨道时上升的最大高度分别为h1和h4,则h1:h4等于多少?

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(1)设运动员从a点到c点的过程中克服阻力做功Wf,根据动能定理及摩擦力做功公式即可求解; (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,根据平抛运动的基本公式及几何关系即可求解; (3)设运动员第一次沿ed斜面向上滑的最大高度为h1',根据功能关系求出h1',同理可得,运动员第二次沿ef斜面向上滑的最大高度,以此类推,运动员第四次沿ef斜面向上滑的最大高度,即可求解. 【解析】 (1)设运动员从a点到c点的过程中克服阻力做功Wf, 根据动能定理得: ① 而② ③ 由①②③式并代入数据,解得vc=5m/s④ (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x=vxt⑤ 竖直位移⑥ 由几何关系⑦ 水平方向分速度vx=vc⑧ 竖直方向分速度vy=gt⑨ v=vxcosθ+vysinθ⑩ 由④⑤⑥⑦⑧⑨⑩式并代入数据,解得v=10m/s (3)设运动员第一次沿ed斜面向上滑的最大高度为h1', 根据功能关系 解得 同理可得,运动员第二次沿ef斜面向上滑的最大高度 以此类推,运动员第四次沿ef斜面向上滑的最大高度 解得 答:(1)运动员从c点水平飞出时的速度大小vc为5m/s; (2)运动员在de上着陆时,沿斜面方向的分速度大小v为10m/s; (3)设运动员第一次和第四次滑上ef轨道时上升的最大高度分别为h1和h4,则h1:h4等于1:64.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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