问题 问答题

高台滑雪以其惊险刺激而闻名,运动员在空中的飞跃姿势具有很强的观赏性.某滑雪轨道的完整结构可以简化成如图所示的示意图.其中AB段是助滑坡,倾角

=37°,BC段是水平起跳台,CD段是着陆坡,倾角θ=30°,DE段是停止区,AB段与BC段通过一很小的圆弧平滑相连.轨道各部分与滑雪板间的动摩擦因数均为μ=0.03,图中轨道最高点A处的起滑台距起跳台BC的竖直高度h=47m,起跳台BC长度l=4m.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,着陆位置在着陆坡上.设运动员在起跳前不使用雪杖助滑,忽略空气阻力的影响,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求

(1)运动员在C点起跳时速度的大小;

(2)运动员从C点起跳后到落到着陆坡上的时间;

(3)C点到着陆坡上着陆点的距离.

答案

(1)设运动员在C点起跳时速度的大小是v0.由A到C的过程中,由动能定理得

     mgh-μmgcosα

h
sinα
-μmgl=
1
2
m
v20
-0

代入解得   v0=30m/s

(2)设运动员从C点起跳后到落到着陆坡上的时间为t,C点到着陆坡上着陆点的距离为L.运动员从C点起跳后做平抛运动,则有

   竖直方向:Lsinθ=

1
2
gt2  ①

   水平方向:Lcosθ=v0t    ②

由①:②得:tanθ=

gt
2v0

解得  t=2

3
s,L=120m

答:(1)运动员在C点起跳时速度的大小是30m/s;

(2)运动员从C点起跳后到落到着陆坡上的时间是2

3
s;

(3)C点到着陆坡上着陆点的距离是120m.

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单项选择题