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解答题 较难0.4 引用3 组卷988
2022年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台比赛中,中国队运动员谷爱凌力压世界排名第一的选手,最后一跳以向左偏轴转体1620°的动作完美逆转(如图1),获得个人首金。大跳台比赛比赛场地分为助滑区、起跳台、着陆坡和终点区域四个部分。图2是某技术公司对谷爱凌夺冠一跳的“高度-时间”分析。已知谷爱凌及身上的装置总质量为m=65kg。根据这些信息回答下述问题
(1)不考虑运动员转体的动作,将运动员看做质点。
a设助滑出发区距地面高度为,运动员从静止出发,从起跳台起跳后能达到的最大高度距地面为,不计人体能量的消耗、不计一切摩擦,求运动员在最高点的速度大小v(用字母表示);
b请你根据图2中的信息,估算v大小;
c运动员落到着陆坡时,垂直坡面方向的速度在极短时间内减为0,因此运动员要承受极大的冲击力。设运动员在最高点速度约为v=20m/s,落到着陆坡时的速度方向与水平成,着陆坡的倾角,雪板与坡面经大约的撞击时间后继续滑行。请根据以上条件估算运动员受到的冲击力。(保留1位有效数字)(可能会用到数据:)(提示,先写表达式,再代数)。
(2)考虑运动员的转体动作。
a若谷爱凌在空中腾空的时间约为3s,在空中转动的角速度几乎不变,求她在空中转动的角速度大小;
b物体转动动能可以理解为各部分绕轴转动的动能之和。已知物体转动的惯性用物理量I来描述,它的名称为“转动惯量”,物体转动的快慢用角速度描述。请类比质点动能表达式,写出物体转动动能表达式;
c若将谷爱凌在空中转动,理想化为一个半径约为0.20m的圆柱体的转动,已知圆柱体的转动惯量为m为圆柱体质量,R为圆柱体半径),并假设谷爱凌在冲出跳台的瞬间(约0.02s)内获得足够的角速度,请问她瞬间转体爆发的功率大约多大?(保留1位有效数字)。
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知识点:机械能与曲线运动结合问题动量定理的内容和表达式 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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跳台滑雪是以滑雪板为工具,专设的跳台上以自身的体重通过助滑坡获得速度,比试跳跃距离和动作姿势的一种雪上竞技项目。2022年2月8日,在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中,谷爱凌以总分188分获得我国冬奥会历史上首枚自由式滑雪女子大跳台金牌。
【小题1】跳台滑雪运动员沿雪道加速下滑过程中,其(  )
A.动能减小,重力势能增加B.动能增加,重力势能增加
C.动能增加,重力势能减小D.动能减小,重力势能减小
【小题2】一质量为m的滑雪运动员以初速度h高处飞出落在地面上,忽略一切阻力。关于运动员的运动过程,下列说法正确的是(  )
A.运动员的运动是变加速曲线运动
B.运动员落地时的动能为
C.运动员落地时重力的瞬时功率与高度无关
D.若飞出位置足够高,运动员最终速度方向将会竖直向下
【小题3】如图所示为某滑道示意图,长直助滑道AB与起跳平台BC平滑连接,C点是第二段倾雪坡的起点,着陆坡与水平面的夹角。质量的运动员沿助滑道AB下滑,经过一段时间后从C点水平飞出,在着陆坡上的D点着陆。已知CD间的距离,取重力加速度,将运动员视为质点,忽略空气阻力的影响。求:
(1)运动员从C点水平飞出到落到着陆坡D点所用时间t
(2)运动员从C点飞出到落在D点过程中重力做功的平均功率。

   

【小题4】如图所示,若60kg的运动员从O处以的初速度水平飞出,在平直斜坡A处着陆,斜坡的倾角为,不计空气阻力,,取重力加速度,求:
(1)运动员在运动过程中所经历的时间t为多少?
(2)运动员在运动过程中的位移为多大?
(3)运动员在运动过程中的平均速度为多大?
(4)若运动员在下落过程中受到水平向左100牛的恒定风力,求运动员到达A点时的动能大小。

       

四、自由式滑雪空中技巧
自由式滑雪空中技巧有着极大的观赏性。比赛场地由出发区、助滑坡、过渡区、跳台、着陆坡和停止区组成。跳台分为一周台(空翻一周)、两周台(空翻两周)、三周台(空翻三周)。对于运动员来说,要有非常好的平衡能力和空中控制能力,追求稳、难、准、美四位一体的结合。中国运动员近几年来在该项目上飞速发展,凭借中国运动员贯有的灵活身躯和稳定技巧,中国自由式滑雪空中技巧队的水平达到了世界级水准。2022年2月14日,在2022年北京冬奥会自由式滑雪女子空中技巧比赛中,徐梦桃夺得金牌。图1为徐梦桃某次比赛的场景,图2为比赛场地简化图。
   
【小题1】假设徐梦桃在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对她做功1600J,她克服阻力做功80J。则徐梦桃在此过程中:
(1)重力势能_____(选填“增加”或“减少”)了______J;
(2)动能__________(选填“增加”或“减少”)了________J。
【小题2】运动员(无滑雪杖)从助滑坡滑下,从圆弧形跳台起跳,在空中完成空翻、旋转等动作后在着落坡着陆,最后以旋转刹车方式急停在停止区,关于运动员在圆孤形跳台上的运动,下列说法正确的是(  )
A.在此阶段运动员受重力、支持力和向心力
B.在圆弧形跳台最低点时运动员处于平衡状态
C.在此阶段运动员一定做匀速圆周运动
D.在圆弧形跳台最低点时运动员处于超重状态
【小题3】自由式滑雪的得分是根据表演的艺术效果和竞技水平决定的,运动员从圆弧形跳台跃起到落地的空间内做各种空翻转体动作。假设空气阻力可以忽略,关于运动员在空中的运动过程,下列说法正确的是(  )
A.运动员可以看作质点
B.整个过程机械能守恒
C.重力一直做正功
D.运动员在空中的重力势能一定大于零
【小题4】自由式滑雪空中技巧场地简化模型如图,助滑坡起点A到过渡区最低点C的高度差h=10m,CD是一段半径为R=4m的圆弧,D点与跳台平滑连接,E是跳台的最高点。一质量m=60kg的运动员由A点静止下滑,到达C点时速度v1=13m/s,然后经圆弧CD、跳台DE最后由E点飞出,完成空中动作,运动员在空中最高点F的水平速度v2=3m/s。设设轨道CE段光滑,不计空气阻力,g=10m/s2,依据以上数据求:
(1)运动员在C点受到支持力FN的大小;
(2)运动员从A点到C点运动过程中克服阻力做的功;
(3)FC点的竖直高度差H
   

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