Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量m=50kg的運(yùn)動(dòng)員（可視為質(zhì)點(diǎn)），在河岸上A點(diǎn)緊握一根長(zhǎng)L=5.0m的不可伸長(zhǎng)的輕繩，輕繩另一端系在距離水面高H=10.0m的O點(diǎn)，此時(shí)輕繩與豎直方向的夾角為θ=37°，C點(diǎn)是位于O點(diǎn)正下方水面上的一點(diǎn)，距離C點(diǎn)x=4.8m處的D點(diǎn)有一只救生圈，O、A、C、D各點(diǎn)均在同一豎直面內(nèi)．若運(yùn)動(dòng)員抓緊繩端點(diǎn)，從臺(tái)階上A點(diǎn)沿垂直于輕繩斜向下以一定初速度v0躍出，當(dāng)擺到O點(diǎn)正下方的B點(diǎn)時(shí)松開手，最終恰能落在救生圈內(nèi)．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）求：

（1）運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度的大小vB；

（2）運(yùn)動(dòng)員從臺(tái)階上A點(diǎn)躍出時(shí)的動(dòng)能Ek；

（3）若初速度v0不一定，且使運(yùn)動(dòng)員最終仍能落在救生圈內(nèi)，則救生圈離C點(diǎn)距離x將隨運(yùn)動(dòng)員離開A點(diǎn)時(shí)初速度v0的變化而變化．試在下面坐標(biāo)系中粗略作出x﹣v0的圖象，并標(biāo)出圖線與x軸的交點(diǎn)．

Answer 1

【答案】（1）4.8m/s（2）76J

（3）x﹣V0的圖象如圖所示：

【解析】（1）運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)到D點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)①
②
由①②式代入數(shù)據(jù)解得，
所以運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度的大小為．
（2）運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，由機(jī)械能守恒定律
③
其中 ④
由③④式代入數(shù)據(jù)解得，
運(yùn)動(dòng)員從臺(tái)階上A點(diǎn)躍出時(shí)的動(dòng)能大小為。

（3）設(shè)運(yùn)動(dòng)員經(jīng)O點(diǎn)正下方時(shí)的速度為，B到水面的距離為h，則⑤

⑥
由⑤⑥解得： ⑦

的圖象如圖所示：