如图所示,在游乐节目中,选手需借助悬挂在高处的绳飞越到水平的浮台上.选手可视为质量m=60kg的质点,选手抓住绳由静止开
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解题思路:(1)选手摆到最低点的过程中,绳子拉力不做功,只有重力做功,由机械能守恒求出选手摆到最低点时的速度v.由牛顿第二定律求出绳的拉力F的大小.(2)若绳长l=2m,选手摆到最高点时离水面的高度为H-lcos53°,从选手开始下落到速度减为零的过程中,重力做正功,浮力和阻力做负功,对全过程运用动能定理求解选手落入水中的深度d.(3)选手摆到最低点时松手后做平抛运动,水平方向做匀速运动,竖直方向做自由落体运动,由运动学公式得到落点离岸边的距离与l的关系,由数学知识求解绳长l为多长时,落点距岸边最远.

(1)选手摆到最低点的过程中,由机械能守恒得

mgl(1-cosα)=[1/2mv2 ①

选手经过最低点时F-mg=m

v2

l] ②

①②两式联立,解得:

F=(3-2cosα)mg=1080N

(2)对选手开始下落到在水中速度为零整个过程进行分析,重力、浮力和阻力分别做功,设进入水的深度为d,由动能定理有:

mg(H-lcosα+d)-(F1+F2)d=0 代入数据解得:d=1.2m

(3)选手从最低点开始做平抛运动

水平方向上有:x=vt

竖直方向上有:H-l=[1/2gt2

以上两式联立解得:x=2

l(1−cosα)(H−l)]=2

0.4l(H−l)

当l=[H/2]时,x有最大值,解得l=1.5m.

答:(1)选手摆到最低点时对绳的拉力F的大小是1080N;

(2)选手落入水中的深度d为1.2m.

(3)若选手摆到最低点时松手,绳长l为1.5m时,落点距岸边最远.

点评:

本题考点: 牛顿第二定律;平抛运动;向心力.

考点点评: 本题考查综合应用机械能守恒定律、牛顿第二定律和平抛运动知识的能力.第(3)问要根据数学知识求解极值.

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