在某电视台的娱乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论.如图所示,他们将选

在某电视台的娱乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论.如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg的质点,选手抓住绳子末端由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角a=53°,绳长l=2m的悬挂点O距水面的高度为H=3.8m.不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计.取g=10m/s2(sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:
(1)选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;
(2)若选手摆到最低点时松手,最后选手要落到浮台的中点,则浮台的中点应该距离岸的水平距离d.
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ryan057 春芽

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解题思路:(1)在摆动过程中,机械能是守恒的,应用机械能守恒定律求出运动到最低点时的速度.再用牛顿运动定律结合圆周运动的向心力求出绳子对选手的拉力,最后用牛顿第三定律求出选手对绳子的拉力.(2)选手在最低点松手后做平抛运动,由平抛运动知识可以求出水平距离.

(1)选手摆到最低点的过程中,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mgl(1-cosα)=[1/2]mv2
解得:v=
2gl(1−cosα)=
2×10×2(1−cos53°)=4m/s;
在最低点,由牛顿第二定律得:F-mg=m
v2
l,
代入数据解得:F=1080N
由牛顿第三定律可知,人对绳子的拉力:F′=F=1080N;
(2)选手从最低点开始做平抛运动,
在水平方向:x=vt,
竖直方向:y=H-l=[1/2]gt2
联立并代入数据解得:x=2.4m,
浮台的中点应该距离岸的水平距离d为:d=x+lsinα=2.4+2×0.8=4m;
答:(1)选手摆到最低点时对绳拉力的大小为1080N;
(2)浮台的中点应该距离岸的水平距离为4m.

点评:
本题考点: 机械能守恒定律;平抛运动.

考点点评: 本题考查到了机械能守恒,圆周运动向心力,平抛运动规律;解答第一问时,一定注意要求的是选手对绳子的拉力.解题过程中是对选手进行受力分析的,故不要忘记应用牛顿第三定律.

1年前

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