问题
计算题
(18分)如图所示为儿童乐娱乐的滑梯示意图,其中AB为长s1=3m的斜面滑槽,与水平方向夹角为370,BC为水平滑槽,AB与BC连接处通过一段圆弧相连,BC右端与半径R=0.2m的四分之一圆弧CD相切,ED为地面。儿童在娱乐时从A处由静止下滑,设该儿童与斜面滑槽及水平滑槽之间动摩擦因数都为μ=0.5,求:
(1)该儿童滑到斜面底端B点时的速度为多大?
(2)为了使该儿童滑下后不会从C处平抛出去,水平滑槽BC长度s2应大于多少?
(sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2)
答案
(1) (2)1m
题目分析:解答本题的关键是要多次运用功能关系列式求解,同时应注意分析题意中的临界条件.
(1)小孩由A滑到B的过程,由能的转化和守恒:
带入数据计算得,小孩到B时速度
(2)儿童在C点若速度过大则重力不足以提供向心力将会做平抛运动.要使儿童不会做平抛(与接触面间压力不为零),则在C点儿童应做圆周运动,满足:
解得:.
儿童从B到C处,根据能的转化和守恒:
解得:
所以为了使该儿童滑下后不会从C处平抛出去,水平滑槽BC长度s2应大于1m.