(15分) 2006年都灵冬奥会上,我国选手以总分250.77的成绩创造中国自由式滑雪的里程碑,实现了我国冬奥史上金牌两个“零的突破”(男子项目金牌零的突破和雪上项目金牌零的突破),创造了我国冬奥会历史上的奇迹。自由式滑雪的运动模型可简化如下:如图所示,斜面轨道 AB 与水平面之间的夹角 θ =53°, BD 为半径 R = 4 m的圆弧形轨道,且 B 点与 D 点在同一水平面上,在 B 点,轨道 AB 与圆弧形轨道 BD 相切,整个轨道处于竖直平面内且处处光滑,在 A 点处的一质量 m =1kg的小球由静止滑下,经过 B 、 C 点后从 D 点斜抛出去,最后落在地面上的 S 点处时的速度大小 v s = 8m/s,已知 A 点距地面的高度 H = 10m, B 点距地面的高度 h =5 m,设以 MDN 为分界线,假设其左边为存在空气阻力的区域,右边为不考虑空气阻力的真空区域, g 取10m/s 2 ,cos53°=0.6
(1)小球经过 B 点的速度为多大?
(2)小球经过圆弧轨道最低处 C 点时对轨道的压力多大?
(3)小球从 D 点抛出后,在 MDN 分界线左边的区域受到的阻力 f 与其瞬时速度方向始终相反,求小球从 D 点至 S 点的过程中,阻力 f 所做的功。
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【答案】 (1) v B =10m/s
(2) N = 43N
(3) W =-68J