当前.高楼遇险逃生措施及训练引起高度关注．有人设想在消防云梯上再伸出轻便的滑竿解救受困人员.解决云梯高度不够高的问题．如图所示.在一次消防演习中模拟解救被困人员.为了安全.被困人员使用安全带上挂钩挂在滑竿上从高楼A点沿滑杆下滑逃生．滑杆由AO.OB两段直杆通过光滑转轴在O处连接.将被困人员和挂钩理想化为质点.且通过O� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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当前，高楼遇险逃生措施及训练引起高度关注．有人设想在消防云梯上再伸出轻便的滑竿解救受困人员，解决云梯高度不够高的问题．如图所示，在一次消防演习中模拟解救被困人员，为了安全，被困人员使用安全带上挂钩挂在滑竿上从高楼A点沿滑杆下滑逃生．滑杆由AO、OB两段直杆通过光滑转轴在O处连接，将被困人员和挂钩理想化为质点，且通过O点的瞬间没有机械能的损失．AO长为L₁=5m，OB长为L₂=10m．竖直墙与云梯上端点B的间距d=11m．滑杆A端用挂钩钩在高楼的固定物上，可自由转动．B端用铰链固定在云梯上端．挂钩与两段滑杆间动摩擦因数均为μ=0.8．（g=10m/s²）
（1）若测得OB与水平方向夹角为θ=37°，求滑杆AO与水平方向的夹角α及被困人员在滑杆AO上下滑时加速度a的大小？（sin53°=0.8，cos53°=0.6）
（2）为了安全，被困人员到达云梯顶端B点的速度大小不能超过6m/s，若A点高度可调，竖直墙与云梯上端点B的间距d=11m不变，求滑杆两端点A、B间的最大竖直距离？（保留3位有效数字）

分析（1）对AO由几何关系可求得夹角，对人受力分析可求得加速度的大小及方向；
（2）对全程由动能定理可得出重力及摩擦力做功与动能的关系，由几何关系可求得最大距离

解答解：（1）设杆OA、OB与水平方向夹角为α、β，由几何关系：d=L₁cosα+L₂cosβ
得出AO杆与水平方向夹角α=37°
由牛顿第二定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma
在AO段运动的加速度：a=gsin53°-μgcos53°=3.2 m/s²
方向沿AO杆向下．
（2）设滑竿两端点AB的最大竖直距离为h，对下滑全过程由动能定理得
mgh-μmgL₁cosα′-μmgL₂cosβ′=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$-0
其中d=L₁cosα′+L₂cosβ′=11，v≤6 m/s
所以：$h=\frac{v^2}{2g}+μd$≤10.6m
又因为若两杆伸直，AB间的竖直高度为$h′=\sqrt{（{L}_{1}+{L}_{2}）^{2}-{d}^{2}}=10.2m＜10/6m$
所以AB间最大竖直距离应为h_m=10.2m．
答：（1）滑杆AO与水平方向的夹角α为37°，被困人员在滑杆AO上下滑时加速度a的大小3.2 m/s²
（2）滑杆两端点A、B间的最大竖直距离为10.2m

点评本题重点在于对几何关系的认识，要注意找出题目中的临界条件，再结合能量关系即可求出所要求的量来

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