北京2022年冬奥会,我国选手在单板滑雪U形池比赛中取得了较好的成绩。比赛场地可以简化为如图所示的模型:U形滑道由两个半径相同的四分之一圆柱面轨道和中央平面直轨道连接而成,轨道倾角为18°。某次比赛中,质量m=50kg的运动员自A点以vA=6m/s的速度进入U形池,经过多次腾空跳跃,以vM=10m/s的速度从轨道边缘上的M点沿轨道的竖直切面ABCD滑出轨道,速度方向与轨道边缘线AD的夹角a=72°,腾空后又沿轨道边缘的N点进入轨道。运动员可视为质点,不计空气阻力。取重力加速度g=10m/s2。sin72°=0.95,cos72°=0.31。
(1)若A、M两点间的距离l=20m,求运动员从A到M的过程中,除重力外其它力做的功W。
(2)运动员自M点跃起后,在M到N的过程中做匀变速曲线运动。对于这种较为复杂的曲线运动,同学们可以类比平抛运动的处理方法,将之分解为两个方向的直线运动来处理。求:
a.在运动员从M点运动到N点的过程中,运动员从M点运动到距离AD最远处所用的时间t;
b.运动员落回到N点时,速度方向与AD夹角的正切值tanβ(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)运动员从A到M的过程中,除重力外其它力做的功W为-1500J;
(2)a.运动员从M点运动到距离AD最远处所用的时间t为1s;
b.运动员落回到N点时,速度方向与AD夹角的正切值tanβ为1.02。
(2)a.运动员从M点运动到距离AD最远处所用的时间t为1s;
b.运动员落回到N点时,速度方向与AD夹角的正切值tanβ为1.02。
【解答】
【点评】
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