解题思路:(1)由题意,摩托车的功率一定,在AB段摩托车加速运动,由P=Fv,在B点摩擦力牵引力最小,则加速度最小,由动能定理得
P
t
1
−fL=
1
2
m
v
2
B
,求得功率P,根据牛顿第二定律求解摩托车在B点时的加速度.
(2)摩托车对E点的压力为零,由重力提供向心力,则有mg=m
v
2
E
R
,求出vE,摩托车离开E点后做平抛运动,初速度大小为vE,根据平抛运动的规律求解h.
(3)根据动能定理研究BE过程,求得人和摩托车在BE段克服空气和摩擦阻力做的功W.
(1)从A点由静止出发,经过t1=15s到B点,由动能定理:
Pt1−fL=
1
2m
v2B
解得:P=3000W
摩托车在B点加速度最小,为a=
F−f
m=
P
vB−f
m=
1
3m/s2=0.33m/s2
(2)由题,摩托车对E点的压力为零,由重力提供其向心力,则有
mg=m
v2E
R,解得vE=10m/s(2分)
摩托车离开E点后做平抛运动,由平抛运动规律t=[x
vE=1.8s,
故h=
1/2gt2=16.2m
(3)由动能定理得
BE段:Pt2−mgh−W克=
1
2m
v2E−
1
2m
v2B]
解得W克=3840J
答:
(1)摩托车在AB段的最小加速度a是0.33m/s2.
(2)坡顶高度h是16.2m.
(3)人和摩托车在BE段克服空气和摩擦阻力做的功W是3840J.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;平抛运动;向心力.
考点点评: 本题要抓住摩托车的功率恒定,由功率公式P=Fv分析牵引力的变化,确定在B点时的加速度最小.第2、3问是平抛运动、向心力和动能定理的综合,由动能定理求解变力做功是常用的方法.