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表演开始,运动员站在滑板b上。先让滑板aA点静止下滑,t1=0.1s后再与b板一起从A点静止下滑。滑上BC赛道后,运动员从b板跳到同方向运动的a板上,在空中运动的时间t2 = 0.6s(水平方向是匀速运动)。运动员与a板一起沿CD赛道上滑后冲出赛道,落在EF赛道的P点,沿赛道滑行,经过G点时,运动员受到滑板a的支持力N = 742.5N。(滑板和运动员的所有运动都在同一竖直平面内,计算时滑板和运动员都看作质点,取g = 10m/s2)

(1) 滑到G点时,运动员的速度是多大?

(2) 运动员跳上滑板a后,在BC赛道上与滑板a共同运动的速度是多大?

(3) 从表演开始到运动员滑至I的过程中,系统的机械能改变了多少?

 

答案

(1) 在G点,运动员和滑板一起做圆周运动,设速度为vG,运动员受到重力Mg、滑板对运动员的支持力N的作用,则NMg = MvG = 6.5m/s

(2) 设滑板a由A点静止下滑到BC赛道后速度为v1,由机械能守恒定律有

                

运动员与滑板b一起由A点静止下滑到BC赛道后.速度也为v1

运动员由滑板b跳到滑板a,设蹬离滑板b时的水平速度为v2,在空中飞行的水平位移为s,则 s = v2t2        

设起跳时滑板a与滑板b的水平距离为s0,则s0 = v1 t1  

设滑板at2时间内的位移为s1,则s1 = v1 t2s = s0 + s1,即v 2 t2 = v1(t1+t2)              

运动员落到滑板a后,与滑板a共同运动的速度为v,由动量守恒定律有

mv1 +Mv2 = (m +M ) v    

由以上方程可解出     

    代人数据,解得v= 6.9 m/s                            

(3) 设运动员离开滑板b后.滑扳b的速度为v3,有Mv2 +mv3 = (M + m) v1    

可算出v3 = –3m/s,有 | v3 | = 3m/s < v1= 6m/s,

b板将在两个平台之间来回运动,机械能不变。

系统的机械能改变为 ,ΔE = 88.75 J  

解析:略

 

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