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如图所示,一位质量为m=65 kg的特技演员,在进行试镜排练时,从离地面高h1=6 m 高的楼房窗口跳出后竖直下落。若有一辆平板汽车正沿着下落点正下方所在的水平直线上以v0=6 m/s的速度匀速前进。已知该演员刚跳出时,平板汽车恰好运动到其前端距离下落点正下方3 m处,该汽车车头长2 m,汽车平板长4.5 m,平板车板面离地面高h2=1 m。人可看做质点,g取10 m/s2,人下落过程中未与汽车车头接触,人与车平板间的动摩擦因数μ=0.2。问:

(1)人将落在平板车上距车尾端多远处?

(2)假定人落到平板上后立即俯卧在车上不弹起,司机同时使车开始以大小为a=4 m/s2的加速度做匀减速直线运动,直至停止,则人是否会从平板车上滑下?

(3)人在货车上相对滑动的过程中产生的总热量Q为多少?

答案

解:(1)设人下落时间为t,则

h1-h2=  

车在时间t内运动的位移

x=v0t

联立解得

x=6 m

人在车上的落点距车尾端

d=(3+2+4.5) m-6 m=3.5 m。

(2)人在车平板上的加速度

a==2 m/s2

设人未滑下,且经时间t′,人与车达到相等的速度v,则

v=at′=v0-at′

人与车在时间t′内的位移

x=at′2

x=v0t′-at′2

人相对车向后滑动

Δx=x-x

联立解出

Δx=3 m<3.5 m,故不会滑下。

(3)人与车达到相等的速度后,车向前减速直至停止的位移

x′=

人向前减速直至停止的位移x′=

人相对车向前滑动Δx′=x′-x

人在平板上来回摩擦产生的总热量:

Q=μmg(Δx+Δx′)

联立解得

Q=455 J。

考查匀变速直线运动规律,牛顿第二定律,能量守恒定律。

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