Question

（2011?鄭州一模）如圖所示，摩托車做特技表演時(shí)，以v₀=10.0m/s的初速度沖向高臺(tái)，然后從高臺(tái)水平飛出．若摩托車沖向高臺(tái)的過程中以P=4.0kW的額定功率行駛，沖到高臺(tái)上所用時(shí)間t=3.0s，人和車的總質(zhì)量m=1.8×10²kg，臺(tái)高h(yuǎn)=5.0m，摩托車的落地點(diǎn)到高臺(tái)的水平距離x=10.0m．不計(jì)空氣阻力，取g=10m/s²．

求：
（1）摩托車從高臺(tái)飛出到落地所用時(shí)間；
（2）摩托車落地時(shí)速度的大小；
（3）摩托車沖上高臺(tái)過程中克服阻力所做的功．

Answer 1

分析：（1）平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由高度決定，根據(jù)h=

1

2

gt2求出運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．
（2）分別求出水平方向和豎直方向上的分速度，根據(jù)平行四邊形定則求出落地的速度大�。�
（3）抓住功率不變，牽引力做功W=Pt，根據(jù)動(dòng)能定理求出摩托車沖上高臺(tái)過程中克服阻力所做的功．

解答：解：（1）摩托車在空中做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)摩托車飛行的時(shí)間為t₁，則
h=

1

2

gt12  t1=

2h g

=

2×5 10

s=1s
（2）設(shè)摩托車到達(dá)高臺(tái)頂端的速度為v_x，即平拋運(yùn)動(dòng)的初速度
vx=

x

t1

=

10

1

m/s=10m/s．
豎直分速度為v_y=gt₁=10m/s
則摩托車落地時(shí)的速度：v=

vx2+vy2

=10

2

m/s．
（3）摩托車沖上高臺(tái)的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理：
Pt-Wf-mgh=

1

2

mvx2-

1

2

mv02
代入數(shù)據(jù)解得：Wf=3×103J
答：（1）摩托車從高臺(tái)飛出到落地所用時(shí)間為1s．
（2）摩托車落地時(shí)速度的大小為10

2

m/s．
（3）摩托車沖上高臺(tái)過程中克服阻力所做的功為3×10³J．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合運(yùn)用了動(dòng)能定理和平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，關(guān)鍵知道平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及知道功率不變時(shí)，牽引力做功W=Pt．