(2007•湖北模拟)如图所示,一杂技运动员骑摩托车沿着一竖直圆轨道做特技表演,若摩托车运动的速率恒为v=20m/s,人

(2007•湖北模拟)如图所示,一杂技运动员骑摩托车沿着一竖直圆轨道做特技表演,若摩托车运动的速率恒为v=20m/s,人和车的总质量为m=200m/s,摩托车受到的阻力是摩托车对轨道压力的k倍,且k=0.1.摩托车通过最高点A时发动机的功率为零,(摩托车车身的长不计,g=10m/s2)求:
(1)竖直圆轨道的半径.
(2)摩托车通过最低点B时发动机的功率.
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huyizhen317 幼苗

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解题思路:(1)摩托车通过最高点A时发动机的功率为零,牵引力为零,阻力和轨道对摩托车的弹力均为零.由重力作为向心力,由向心力的公式可以求得竖直圆轨道的半径.
(2)由向心力的公式可以求得车通过最低点B时轨道对摩托车的支持力,可求出阻力和牵引力,再由瞬时功率的公式可以求得通过最低点B时发动机的功率.

(1)由于车在A点时的功率为0,故车在A点受到的牵引力、阻力和轨道对摩托车的弹力均为0.由牛顿运动定律得:mg=
mv2
R
代入数据解得:R=
v2
g=
202
10m=40m
(2)设摩托车在最低点B点时,轨道对它的弹力为NB,由牛顿运动定律得:
NB-mg=
mv2
R
解得:NB=
mv2
R+mg=
200×202
40+200×10=4000N
摩托车在B点时受到的阻力为:f=kN=0.1×4000N=400N
则发动机的牵引力为:F=f=400N
故摩托车在B点时的功率为:P=Fv=400×20W=8000W
答:
(1)竖直圆轨道的半径为40m.
(2)摩托车通过最低点B时发动机的功率为8000W.

点评:
本题考点: 向心力;牛顿第二定律.

考点点评: 求发动机的功率时要注意用瞬时功率的公式,车在最高点和最低点时对车受力分析,应用圆周运动的公式即可求得对轨道的压力,由功率公式可求得发动机的功率.

1年前

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