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如图是荡秋千的示意图.最初人直立站在踏板上,两绳与竖直方向的夹角均为θ,人的重心...

如图是荡秋千的示意图.最初人直立站在踏板上,两绳与竖直方向的夹角均为θ,人的重心到悬点O的距离为l1;从A点向最低点B运动的过程中,人由直立状态自然下蹲,在B点人的重心到悬点O的距离为l2;在最低点处,人突然由下蹲状态变成直立状态(人的重心到悬点O的距离恢复为l1),且保持该状态到最高点C.设人的质量为m,不计踏板和绳的质量、不计一切摩擦和空气阻力,求
(1)人第一次到达最低点B还处于下蹲状态时,两根绳的总拉力F为多大?
(2)人第一次到达最高点C时,绳与竖直方向的夹角α为多大?(可用反三角函数表示;解答本问时可不考虑超重和失重)

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(1)人由A点向B点(还处于下蹲状态时)的过程中,只有重力做功,运用机械能守恒求出到达B点时的速度大小,由牛顿第二定律列式求拉力F. (2)人从B点保持直立状态到达C点的过程中,根据机械能守恒求解α. 【解析】 (1)人由A点向B点(还处于下蹲状态时)的过程中, 根据机械能守恒得,mg(l2-l1cosθ)= 在最低点B,F-mg=m 解得F=(3-)mg (2)人从B点保持直立状态到达C点的过程中,根据机械能守恒得,=mgl1(1-cosα) 解得α=arccos(cosθ-) 答: (1)人第一次到达最低点B还处于下蹲状态时,两根绳的总拉力F为(3-)mg. (2)人第一次到达最高点C时,绳与竖直方向的夹角α为arccos(cosθ-).
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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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