组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 功和能 > 机械能守恒定律 > 机械能守恒定律的应用 > 机械能与曲线运动结合问题
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:986 题号:18462383
2022年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台比赛中,中国队运动员谷爱凌力压世界排名第一的选手,最后一跳以向左偏轴转体1620°的动作完美逆转(如图1),获得个人首金。大跳台比赛比赛场地分为助滑区、起跳台、着陆坡和终点区域四个部分。图2是某技术公司对谷爱凌夺冠一跳的“高度-时间”分析。已知谷爱凌及身上的装置总质量为m=65kg。根据这些信息回答下述问题
(1)不考虑运动员转体的动作,将运动员看做质点。
a设助滑出发区距地面高度为,运动员从静止出发,从起跳台起跳后能达到的最大高度距地面为,不计人体能量的消耗、不计一切摩擦,求运动员在最高点的速度大小v(用字母表示);
b请你根据图2中的信息,估算v大小;
c运动员落到着陆坡时,垂直坡面方向的速度在极短时间内减为0,因此运动员要承受极大的冲击力。设运动员在最高点速度约为v=20m/s,落到着陆坡时的速度方向与水平成,着陆坡的倾角,雪板与坡面经大约的撞击时间后继续滑行。请根据以上条件估算运动员受到的冲击力。(保留1位有效数字)(可能会用到数据:)(提示,先写表达式,再代数)。
(2)考虑运动员的转体动作。
a若谷爱凌在空中腾空的时间约为3s,在空中转动的角速度几乎不变,求她在空中转动的角速度大小;
b物体转动动能可以理解为各部分绕轴转动的动能之和。已知物体转动的惯性用物理量I来描述,它的名称为“转动惯量”,物体转动的快慢用角速度描述。请类比质点动能表达式,写出物体转动动能表达式;
c若将谷爱凌在空中转动,理想化为一个半径约为0.20m的圆柱体的转动,已知圆柱体的转动惯量为m为圆柱体质量,R为圆柱体半径),并假设谷爱凌在冲出跳台的瞬间(约0.02s)内获得足够的角速度,请问她瞬间转体爆发的功率大约多大?(保留1位有效数字)。
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