
如图所示为某水上乐园的水滑道示意图。游客和保护装备总质量,游客从水滑道上高为
的A点由静止下滑,在B处通过半径
的竖直圆形滑道(进、出口分离)后,冲上放在水平地面上靠在一起的滑板
和
。人和滑道、滑板和地面间的摩擦均可忽略不计,倾斜滑道的坡底处和水平滑道之间有平滑连接过度,滑板的上下表面均处于水平状态,放置滑板的地面足够长,在游客滑上滑板
之前两滑板始终靠在一起,人可以视为质点。已知两滑板质量
和
均为60kg,长度均为
,人和滑板间动摩擦因数为0.625,g取10m/s2。求:
(1)游客在B点进入圆形滑道瞬间受到的支持力大小;
(2)游客、滑板和
最终的速度大小。
【答案】(1)3000N
(2)7.5m/s,5m/s,7.5m/s
【知识点】机械能与曲线运动结合问题、利用动量守恒及能量守恒解决(类)碰撞问题
【详解】(1)设到达B点速度为vB,由机械能守恒定律可得
解得
在B点,由牛顿第二定律可得
解得游客在B点受到的支持力大小为
(2)设游客刚刚到上的速度为v1,此时
的速度为
,由动量守恒定律有
由功能关系有
解得
,
设游客与m2共速时速度为v3,在m2上滑过的距离为s,由动量守恒定律可得
解得
由功能关系有
解得
假设成立,故最终滑板m1的速度为
游客和m2的共同速度为
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试卷云