Question

（2010·江蘇卷）14. (16分)在游樂節(jié)目中，選手需要借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺上，小明和小陽觀看后對此進行了討論。如圖所示，他們將選手簡化為質(zhì)量m=60kg的指點， 選手抓住繩由靜止開始擺動，此事繩與豎直方向夾角=，繩的懸掛點O距水面的高度為H=3m.不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量，浮臺露出水面的高度不計，水足夠深。取中立加速度， ，

求選手擺到最低點時對繩拉力的大小F；

若繩長l=2m, 選手擺到最高點時松手落入手中。設(shè)水碓選手的平均浮力，平均阻力，求選手落入水中的深度；

若選手擺到最低點時松手， 小明認為繩越長，在浮臺上的落點距岸邊越遠；小陽認為繩越短，落點距岸邊越遠，請通過推算說明你的觀點。

 

Answer 1

【答案】

（1）   F＝1080N（2）(3) l=1.5m

【解析】（1）機械能守恒             ①

圓周運動    F′－mg＝m

解得    F′＝（3－2cos）mg

人對繩的拉力    F＝F′

則  F＝1080N

（2）動能定理  mg（H－lcos＋d）－（f1＋f2）d＝0

 

則d=

解得   

 (3)選手從最低點開始做平拋運動      x=vt

H-l=

且有①式

解得

當(dāng)時，x有最大值，解得l=1.5m

因此，兩人的看法均不正確。當(dāng)繩長鉞接近1.5m時，落點距岸邊越遠。

本題考查機械能守恒，圓周運動向心力，動能定理，平拋運動規(guī)律及求極值問題。

難度：較難。