蹦极是一项非常刺激的娱乐运动。为了研究蹦极过程,做以下简化:将人视为质点,人的运动沿竖直方向,忽略人离开蹦极台时的初速度、弹性绳的质量及空气阻力。如图,某次蹦极时,人从平台跳下,到a点时弹性绳恰好伸直,人继续下落,能到达的最低位置为b点,如图甲所示。已知人的质量m=50kg,弹性绳的弹力大小F=k•Δx.其中Δx为弹性绳的形变量,k=200N/m,弹性绳的原长l0=10m,整个过程中弹性绳的形变始终在弹性限度内。取重力加速度g=10m/s2。在人离开平台至第一次到达b点的过程中,机械能损失可忽略。
(1)求人第一次到达a点时的速度大小v1;
(2)简要描述人从O到b的过程中做怎样的运动(无需说明理由);
(3)如图甲建立坐标,蹦极台的位置记为原点。请在图乙中画出该过程人受合力F合随x变化的示意图;
(4)简要说明人从a点到b点的过程中,力对人做功及其对应的能量转化情况。若已知弹性绳的形变量为Δx时,它的弹性势能Ep=12kΔx2。求b点与蹦极台间的距离l。
1
2
【答案】(1)人第一次到达a点时的速度大小v1为;
(2)人从O到a点,做自由落体运动,a到b点,先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,到b点,速度为0;
(3)

(4)a点到b点的过程中,重力竖直向下做正功,弹力做竖直向上做负功,人做加速度减小的加速运动过程中,重力势能转化为弹性势能和动能,做加速度增大的减速运动中,重力势能和动能转化为弹性势能。b点与蹦极台间的距离l为20m。
10
2
m
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s
(2)人从O到a点,做自由落体运动,a到b点,先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,到b点,速度为0;
(3)

(4)a点到b点的过程中,重力竖直向下做正功,弹力做竖直向上做负功,人做加速度减小的加速运动过程中,重力势能转化为弹性势能和动能,做加速度增大的减速运动中,重力势能和动能转化为弹性势能。b点与蹦极台间的距离l为20m。
【解答】
【点评】
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