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某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着...

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問題詳情:

某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着地後速度變爲v2,經過粗糙的水平地面BC段後,從C點進入與BC段相切的光滑圓形軌道內側,已知人與滑板的總質量爲m,BC段地面的阻力恆爲f,圓形軌道半徑爲R,重力加速度爲g(空氣阻力忽略不計)

(1)求人與滑板在B點落地時損失的機械能.

(2)若要人與滑板進入圓形軌道後能沿軌道做完整的圓周運動,求水平地面BC段長度s2應滿足的條件

某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着...

【回答】

考點:

動能定理的應用;牛頓第二定律;向心力;功能關係.

專題:

動能定理的應用專題.

分析:

確定地面爲零勢能面,找到A、B點的機械能即可判斷損失機械能的大小;假設恰好做完整的圓周運動,對應的可求出S2的最大值.

解答:

解:選擇地面爲零勢能面,由題意知

   拋出時A點機械能爲 EA=mgh+某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第2張mV12

   落地後B點機械能爲 EB=某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第3張mV22

 則 在B點損失的機械能爲△E=EA﹣EB=mgh+某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第4張m(V12﹣V22)

(2)假設進入圓形軌道後恰好能沿軌道做完整的圓周運動,

   可知 mg=某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第5張

 則  在圓周運動最高點速度爲  V=某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第6張

   在C到最高點的過程中,選擇C點所在平面爲零勢能面,由機械能守恆得

   mg2R+某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第7張mV2=某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第8張mVc2

     Vc=某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第9張

   在B、C段由動能定理得

﹣fS2=某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第10張mVc2﹣某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第11張mVB2

  S2的最大值爲  S2=某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第12張=某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第13張

答:(1)人與滑板在B點落地時損失的機械能爲△E=mgh+某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第14張m(V12﹣V22)

    (2)水平地面BC段長度應滿足的條件爲  S2≤某滑板愛好者在離地h高的平臺上滑行,水平離開A點時的速度爲v1,落在水平地面B點,着地時由於存在機械能損失,着... 第15張

點評:

能量守恆的應用和臨界條件的判定是本題的關鍵點,在B到圓周運動最高點的過程中,運用動能定理可分段研究也可全過程分析.



知識點:動能和動能定律

題型:計算題

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