2018 年国际雪联单板滑雪 U 形池世锦赛决赛在西班牙内华达山收官,女子决赛中,中国选手蔡雪桐以 90.75 分高居第一,成功卫冕.如图所示,单板滑雪 U 形池场地可简化为固定在竖直面内的半圆形轨道场地,雪面不同曲面处的动摩擦因数不同.因摩擦作用,滑雪运动员从半圆形场地的坡顶下滑到坡底的过程中速率不变,则( )
A . 运动员下滑的过程中加速度不变
B . 运动员下滑的过程所受合力恒定不变
C . 运动员下滑过程中与雪面的动摩擦因数变小
D . 运动员滑到最低点时所受重力的瞬时功率达到最大
C
【解析】
由题意知,运动员下滑到坡底的过程中速率不变,做匀速圆周运动,加速度的大小不变,方向时刻改变,故 A 错误;合外力提供向心力,方向指向圆心,所以方向时刻改变, B 错误;在人下滑的过程中,到达某位置时,受力分析如图所示。切线方向: f=mgsinθ ,在法线方向: ,又 f=μF N ,联立得: ,可得在下滑的过程中 θ 减小,动摩擦因数 μ 变小,故 C 正确;重力的瞬时功率等于重力与竖直方向速度的乘积,到达最低点时,速度水平,竖直方向速度为零,故重力的瞬时功率等于零, D 错误。
向心加速度的定义:
描述线速度方向变化的快慢,大小,方向总是指向圆心,但时刻在变化,是一个变加速度。
向心加速度的特性:
切向加速度,作用是改变速度的大小,法向加速度
所以,当只有法向加速度的时候,物体将做匀速圆周运动。
知识拓展:
向心力,可以是几个力的合力,也可以是某个力的一个分力;既可能是重力、弹力、摩擦力,也可能是电场力、磁场力或其他性质的力。如果物体做匀速圆周运动,则所受合力一定全部用来提供向心力。
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