V一探险队员在探险时遇到一山沟,山沟的一侧竖直,另一侧的坡面呈抛物线形状.此队员从山沟的竖直一侧,以速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面.如图所示,以沟底的O点为原点建立坐

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

V一探险队员在探险时遇到一山沟,山沟的一侧竖直,另一侧的坡面呈抛物线形状.此队员从山沟的竖直一侧,以速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面.如图所示,以沟底的O点为原点建立坐标系Oxy.已知,山沟竖直一侧的高度为2h,坡面的抛物线方程为y=
1
2h
x2,探险队员的质量为m.人视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g.
(1)求此人落到坡面时的动能;
(2)此人水平跳出的速度为多大时,他落在坡面时的动能最小?动能的最小值为多少?

◎ 答案

(1)设探险队员跳到坡面上时水平位移为x,竖直位移为H,
由平抛运动规律有:x=v0t,H=
1
2
gt2

整个过程中,由动能定理可得:mgH=EK-
1
2
m
v20

由几何关系,y=2h-H
坡面的抛物线方程y=
1
2h
x2
解以上各式得:EK=
1
2
m
v20
+
2mg2h2
v20
+gh

(2)由EK=
1
2
m
v20
+
2mg2h2
v20
+gh

v20
=ngh,则EK=
n
2
mgh+
2mgh
n+1
=mgh(
n
2
+
2
n+1

当n=1时,即
v20
=gh,
探险队员的动能最小,最小值为Emin=
3mgh
2

v0=
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