18.如圖所示,在海濱游樂場里有一種滑沙運動.某人坐在滑板上從斜坡的高處A點由靜止開始滑下,滑到斜坡底端B點后,沿水平的滑道再滑行一段距離到C點停下來.如果人和滑板的總質(zhì)量m=60kg,滑板與斜坡滑道和水平滑道間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5,斜坡的傾角θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),斜坡與水平滑道間是平滑連接的,整個運動過程中空氣阻力忽略不計,重力加速度g取10m/s2
求:
(1)人從斜坡上滑下的加速度為多大?
(2)若由于場地的限制,水平滑道的最大距離BC為L=20.0m,則人在斜坡上滑下的距離AB應(yīng)不超過多少?

分析 (1)根據(jù)牛頓第二定律求出人從斜坡上下滑的加速度.
(2)根據(jù)牛頓第二定律求出在水平面上運動的加速度,結(jié)合水平軌道的最大距離求出B點的速度,結(jié)合速度位移公式求出AB的最大長度.

解答 解:(1)根據(jù)牛頓第二定律得,人從斜坡上滑下的加速度為:
${a}_{1}=\frac{mgsin37°-μmgcos37°}{m}$=gsin37°-μgcos37°=6-0.5×8m/s2=2m/s2
(2)在水平面上做勻減速運動的加速度大小為:
${a}_{2}=μg=5m/{s}^{2}$,
根據(jù)速度位移公式得,B點的速度為:
${v}_{B}=\sqrt{2{a}_{2}L}=\sqrt{2×5×20}m/s=10\sqrt{2}m/s$.
根據(jù)速度位移公式得:
${L}_{AB}=\frac{{{v}_{B}}^{2}}{2{a}_{1}}=\frac{200}{4}m=50m$.
答:(1)人從斜坡上滑下的加速度為2m/s2
(2)人在斜坡上滑下的距離AB應(yīng)不超過50m.

點評 本題考查了牛頓第二定律和運動學公式的基本運用,知道加速度是聯(lián)系力學和運動學的橋梁,本題也可以結(jié)合動能定理進行求解,基礎(chǔ)題.

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