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表演开始,运动员站在滑板b上,先让滑板a从A点静止下滑,t1=0.1 s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=0.6 s。(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,运动员受到的支持力N=742.5 N。(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=10 m/s2)

⑴滑到G点时,运动员的速度是多大?

⑵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?

⑶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

=6.5m/s  ⑵v=6.9 m/s  ⑶ △E=88.75 J


解析:

⑴在G点,运动员和滑板一起做圆周运动,设向心加速度为an,速度为,运动员受到重力Mg、滑板对运动员的支持力N的作用,则:

解得:=6.5m/s 

⑵设滑板。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:

解得:

运动员与滑板一起由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=vltl   

设滑板在t2时间内的位移为s1,则:

s1=v1t2   

s=s0+s1   

即:v2t2=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

mvl+Mv2=(m+M) v

由以上方程可解出:

代人数据解得:v=6.9 m/s 

⑶设运动员离开滑板b后,滑板b的速度为v3,有

Mv2+mv3=(M+m) v1 

可算出v3=-3 m/s,有:│v3│=3 m/s<v1=6 m/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:

 

△E=88.75 J

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