Question

【題目】如圖所示,摩托車做騰躍特技表演,沿曲面沖上高0.8m頂部水平高臺,接著以v=3m/s水平速度離開平臺,落至地面時,恰能無碰撞地沿圓弧切線從A點切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑。A、B為圓弧兩端點,其連線水平。已知圓弧半徑為R=1.0m,人和車的總質量為180kg,特技表演的全過程中,阻力忽略不計。(計算中取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)。求:

(1)從平臺飛出到A點,人和車運動的水平距離s;

(2)從平臺飛出到達A點時速度及圓弧對應圓心角θ;

(3)人和車運動到達圓弧軌道A點時對軌道的壓力;

(4)人和車運動到圓弧軌道最低點O速度v= m/s此時對軌道的壓力。

Answer 1

【答案】(1)1.2m(2) 106°(3) 6580 N (4) 7740N

【解析】試題分析：（1）車做的是平拋運動，很據平拋運動的規律可得

豎直方向上 H=gt22，

水平方向上 s=vt2，

可得： ．

（2）摩托車落至A點時，其豎直方向的分速度vy=gt2=4m/s

到達A點時速度

設摩托車落地時速度方向與水平方向的夾角為α，則，

即α=53°

所以θ=2α=106°

（3）對摩托車受力分析可知，摩托車受到的指向圓心方向的合力作為圓周運動的向心力，

所以 NAmgcosα＝m

解得 NA="5580" N

由牛頓第三定律可知，人和車在最低點O時對軌道的壓力為5580 N．

（4）在最低點，受力分析可得：N-mg=m

所以N=7740N

由牛頓第三定律可知，人和車在最低點O時對軌道的壓力為7740N．