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(2013•石家庄一模)如图所示,在游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳子飞越到对面的高台上.一质量m=60kg的选手

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/25 21:34:50
(2013•石家庄一模)如图所示,在游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳子飞越到对面的高台上.一质量m=60kg的选手脚穿轮滑鞋以v0=7m/s的水平速度抓住竖直的绳子开始摆动,选手可看作质点,绳子的悬挂点到选手的距离L=6m.当绳摆到与竖直方向夹角θ=37°时,选手放开绳子,不考虑空气阻力和绳子的质量.取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)求选手放开绳子时的速度大小;
(2)选手放开绳子后继续运动到最高点时,刚好可以站到水平传送带A点,传送带始终以v1=3m/s的速度匀速向左运动,传送带的另一端B点就是终点,且sAB=3.75m.若选手在传送带上不提供动力自由滑行,受到的摩擦阻力为自身重力的0.2倍,通过计算说明该选手是否能顺利冲过终点B,并求出选手在传送带上滑行过程中因摩擦而产生的热量Q.
(1)由机械能守恒定律得,
1
2mv02=mgL(1−cos37°)+
1
2mv2
解得v=5m/s.
(2)选手在放开绳子时,水平速度为vx,竖直速度为vy,则vx=vcos37°=4m/s.
选手在最高点站到传送带上A点有4m/s向右的速度,在传送带上做匀减速直线运动.
选手的加速度大小a=
kmg
m=2m/s2.
以地面为参考系
−vx2=−2ax,
x=4m>3.75m
所以可以顺利冲过终点.
设选手从A到B的时间为t,则
sAB=vxt−
1
2at2
解得t1=1.5s,t2=2.5s(舍去)
在这段时间内传送带通过的位移为:x1=v1t=4.5m.
摩擦力做功为:Wf=Q=kmg(sAB+x1)=990J.
答:(1)选手放开绳子时的速度大小为5m/s.
(2)选手在传送带上滑行过程中因摩擦而产生的热量Q为990J.
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