解题思路:(1)由动量守恒定律可以求出选手与橡皮杆的共同速度,选手在摆动过程中,机械能守恒,由机械能守恒定律即可正确解题.
(2)求出选手到达传送带时的速度,应用牛顿第二定律求出选手的加速度,由运动学公式求出选手的运动时间、传送带的位移,然后由功的计算公式求出系统克服摩擦力做的功,然后求出产生的热量.
(1)以选手与橡皮杆组成的系统为研究对象,
选手抱住橡皮杆的过程,系统水平方向动量守恒,
由动量守恒定律得:mv0=(m+M)v1,解得:v1=7m/s,
选手抱住P后,从开始摆动到摆角为37°过程中,机械能守恒,
由机械能守恒定律得:[1/2](m+M)v12=(m+M)gL(1-cos37°)+[1/2](m+M)v22,
解得:v2=5m/s;
(2)选手站上A点时,设水平速度为vx,则vx=v2cos37°=4m/s,
选手在传送带上做匀减速运动,设选手对地面的位移为x,
由动能定理得:-kmgx=0-[1/2]mvx2,解得:x=4m>xAB=3m,则选手能冲过终点B,
对选手,由牛顿第二定律得:kmg=ma,解得:a=2m/s2,
设选手从A到B的时间为t,由匀变速运动的位移公式得:xAB=vxt-[1/2]at2,
解得:t=1s(t=3s不合题意,舍去),
在这段时间内传送带通过的位移为:x1=ut=3m,
因摩擦而产生的热量:Q=Wf=kmg(xAB+x1),
解得:Q=600J;
答:(1)当绳子摆到与竖直方向的夹角θ=37°时选手速度的大小为5m/s;
(2)选手在传送带上滑行过程中因摩擦而产生的热量为600J.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;动能定理;机械能守恒定律.
考点点评: 本题是多研究对象、多过程问题,难度较大,分析清楚选手的运动过程,应用动量守恒定律、机械能守恒定律即、牛顿第二定律、运动学公式、功的计算公式可正确解题,解题时要注意,选手在传送带上运动时,系统克服摩擦力做功转化为内能,克服摩擦力做的功等于摩擦力与相对于位移的乘积.