如图所示,ABC是一雪道,AB段为倾角θ=37°的斜坡,BC段水平,AB与BC平滑相连.一个滑雪运动员,从斜坡顶端以v0=2m/s的初速度匀加速滑下,经时间t=5s到达斜坡底端B点,然后进入水平雪道刚好滑到C点停止.滑雪板与雪道间的动摩擦因数在AB段和BC段均相同为μ=0.05,(取g=10m/s2,sinθ=0.6,cosθ=0.8).求:(1)运动员在斜坡上滑行时加速度的大小a;(2)滑雪道ABC的长度S.

问题描述:

如图所示,ABC是一雪道,AB段为倾角θ=37°的斜坡,BC段水平,AB与BC平滑相连.一个滑雪运动员,从斜坡顶端以v0=2m/s的初速度匀加速滑下,经时间t=5s到达斜坡底端B点,然后进入水平雪道刚好滑到C点停止.滑雪板与雪道间的动摩擦因数在AB段和BC段均相同为μ=0.05,(取g=10m/s2,sinθ=0.6,cosθ=0.8).求:

(1)运动员在斜坡上滑行时加速度的大小a;
(2)滑雪道ABC的长度S.

(1)根据牛顿第二定律
a=

mgsinθ−μmgcosθ
m
=gsinθ−μgcosθ=10×0.6-0.05×10×0.8=5.6m/s2 
(2)运动员滑到B点时的速度vB=v0+at=2+5.6×5=30m/s  
则AB的长度sAB
1
2
(v0+vB)t=
1
2
×(2+30)×5
=80m
设运动员在水平面上的加速度为a′=μg=0.05×10=0.5m/s2  
sBC
vB2
2a′
302
2×0.5
=900m

则滑雪道ABC的长度s=sAB+sBC=980m
答:(1)运动员在斜坡上滑行时加速度的大小为5.6m/s2;(2)滑雪道ABC的长度为980m.
答案解析:(1)根据牛顿第二定律求出运动员的加速度.
(2)根据运动学基本公式求出到达B点的速度,从而求出AB的长度,根据牛顿第二定律求出水平轨道上运动员的加速度,通过位移速度公式求出运动员在水平雪道上滑行的距离,两段位移之和即为滑雪道ABC的长度.
考试点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系.

知识点:本题考查牛顿第二定律和运动学公式的综合运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.