Question

【題目】我國(guó)將于2022年舉辦奧運(yùn)會(huì)，跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一，如圖所示，質(zhì)量m=60kg的運(yùn)動(dòng)員從長(zhǎng)直助滑道末端AB的A處由靜止開始以加速度a=3.6m/s2勻加速滑下，到達(dá)助滑道末端B時(shí)速度vB=24m/s，A與B的豎直高度差H=48m，為了改變運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)方向，在助滑道與起跳臺(tái)之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點(diǎn)C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓弧。助滑道末端B與滑道最低點(diǎn)C的高度差h=5m，運(yùn)動(dòng)員在B、C間運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力做功W=-1530J，取g=10m/s2

（1）求運(yùn)動(dòng)員在AB段下滑時(shí)受到阻力Ff的大�。�
（2）若運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點(diǎn)所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大。

Answer 1

【答案】
（1）

解：運(yùn)動(dòng)員在AB上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)AB的長(zhǎng)度為x，

則有vB2=2ax ①

由牛頓第二定律有 mg －Ff=ma ②

聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得 Ff=144 N ③

答：運(yùn)動(dòng)員在AB段下滑時(shí)受到阻力 的大小為144N.

（2）

解：設(shè)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC，在由B到達(dá)C的過程中，由動(dòng)能定理有

mgh+W= mvC2－ mvB2 ④

設(shè)運(yùn)動(dòng)員在C點(diǎn)所受的支持力為FN，由牛頓第二定律有

⑤

由運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，聯(lián)立④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得

R=12.5 m ⑥

答：C點(diǎn)所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為12.5 m。

【解析】（1）運(yùn)動(dòng)員在AB段做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，已知初、末速度和位移，可根據(jù)速度位移公式求出加速度，再由牛頓第二定律求出阻力．（2）運(yùn)動(dòng)員從B到C的過程，由動(dòng)能定理求出到達(dá)C點(diǎn)的速度．在C點(diǎn)，由重力和軌道的支持力充當(dāng)向心力，由牛頓第二定律列式，即可求解．