15.(1)滑草者在斜面上下滑的过程中,受到重力mg、斜面对支持力N和摩擦力f,其中f=μN=μmgcos53°设其下滑过程中的加速度为a1,由牛顿第二定律
mgsin53°-μmgcos53°=ma1-------------------------------①(2分)
所以a1=5.6m/s2 (1分)
(2)又s=a1t12-----------------------------------------------②(1分)
v= a1t1-------------------------------------------------③(1分)
其中斜坡长度s= h/sin53°t1为滑草者在斜坡上的滑行时间,v为其滑至坡底时的速度大小,由①②③式可解得
t1=5s v=28m/s(1分)
在水平草地上,滑草者滑行的加速度为a2,由牛顿第二定律:μmg=ma2------------④(1分)
设滑草者在水平草地上又滑行了时间t2,由速度公式:0=v-a2 t2----------⑤(1分)
由④⑤式得 t2=7s(1分)
所以滑草者总共滑行的时间t= t1 +t2=12s------------------⑥(1分)
16、(10分)如图所示,ABC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道,其中ABC的末端水平,DEF是半径为r=0.4m的半圆形轨道,其直径DF沿竖直方向,C、D可看作重合。现有一可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放.
(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动,H至少要有多高?
(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值,小球可击中与圆心等高的E点,求h。(取g=10m/s2)
16、解:(1)小球从ABC轨道下滑,机械能守恒,设到达C点时的速度大小为,,则:
......①(2分)
小球能在竖直平面内做圆周运动,在圆周最高点必须满足: ......②(2分)
①、②联立并代入数据得: (1分)