如图所示,摩托车运动员做飞越壕沟的特技表演,摩托车以初速度V 0冲上顶部水平的高台,高台后面是一条宽L=10m的壕沟,若摩托车冲上高台过程中以恒定功率P=1.8kW行驶,经历时间t=5s,到达高台顶部时立即关闭发动机,摩托车在水平的高台上做匀速直线运动一段距离后飞离高台。已知人和车的总质量m=180kg(可视为质点),平台高h=5m,忽略空气阻力和摩擦阻力。取g=10m/s 2。问:(1)V 0至少应多大?(2)假定摩托车落地速度大小超过Vm =30m/s时会对运动员造成危险,则摩托车飞离高台时的最大速度Vm′应为多少?
(1) v0=10m/s (2) 20m/s
解析试题分析:(1)设刚好能越过壕沟的水平速度为v1,则:
h=gt12 (1分)
L=v1t1 (1分)
联以上两式代入数据得v1=10m/s (1分)
由动能定理 Pt-mgh=mv12-mv02 (2分)
代入数据解得v0=10m/s (1分)
(2)由机械能守恒定律 ,规定地面为零势能参考平面有
mvm’2+mgh=mvm2 (2分)
代入数据解得Vm′=20m/s
考点:动能定理的应用;平抛运动;机械能守恒定律.
点评:本题考查了功率、动能定理及机械能守恒,要求我们能根据不同的过程选用不同的物理规律;对于平抛等只受重力的运动过程,优先采用机械能守恒定理.
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