问题 问答题

如图为某高台滑雪轨道部分简化示意图.其中AB段是助滑雪道,倾角为α,BC段是水平起跳台,CD段是着陆雪道,倾角θ=37°,轨道各部分与滑雪板间的动摩擦因数均为μ=0.25,图中轨道最高点A处的起滑台距起跳台BC的竖直高度h=10m.A点与C点的水平距离L1=20m,C点与D点的距离为DC=28.125m,运动员连同滑雪板的质量m=60kg.滑雪运动员从A点由静止开始起滑,通过起跳台从C点水平飞出,在落到着陆雪道上时,运动员靠改变姿势自己的速度全部转化成沿着斜面方向,且无能量损失.运动员均可视为质点,设运动员在全过程中不使用雪杖助滑,忽略空气阻力的影响,取重力加速度g=10m/s2,求:

(1)从C点水平飞出时速度的大小;

(2)运动员在着陆雪道CD上的着陆位置与C点的距离;

(3)运动员滑过D点时的速度大小;

(4)滑雪运动员从A到D克服摩擦力做的功为多少.

答案

(1)滑雪运动员从A到C的过程中,由动能定理得:

mgh-μmgL=

1
2
mvc2-0  

解得vc=10m/s       

(2)滑雪运动员从C水平飞出落到着陆雪道过程中做平抛运动,

x=vct…①

y=

1
2
gt2…②

tgθ=

y
x
…③

得  t=1.5s,x=15m;

着陆点位置与C点的距离s=

x
cosθ
      

解得s=18.75m;

着陆位置到D点的距离s’=DC-S=9.375m

(3)滑雪运动员在着陆雪道上做匀加速直线运动

初速度为v0=

v2c
+(gt)2
=
325

根据牛顿第二定律,有:mgsinθ-μmgcosθ=ma1

解得a1=4m/s2

运动到D点的速度设为vD,根据运动学公式,有vD2-v02=2a1s’

解得vD=20m/s                   

(4)从A点到D点动能定理mg(h+CDsinθ)-Wf=

1
2
m
v2D
-0

Wf=4125J       

答:(1)从C点水平飞出时速度的大小为10m/s;

(2)运动员在着陆雪道CD上的着陆位置到C点的距离为18.75m;

(3)运动员滑过D点时的速度大小为20m/s;

(4)滑雪运动员从A到D克服摩擦力做的功为为4125J.

单项选择题
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