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撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动,完整的过程可以简化成三个阶段:持杆助跑、撑杆...

撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动,完整的过程可以简化成三个阶段:持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落.在第二十九届北京奥运会比赛中,身高1.74m的俄罗斯女运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩打破世界纪录.设伊辛巴耶娃从静止开始以加速度a=1.0m/s2匀加速助跑,速度达到v=8.0m/s时撑杆起跳,使重心升高h1=4.20m后越过横杆,过杆时的速度不计,过杆后做自由落体运动,重心下降h2=4.05m时身体接触软垫,从接触软垫到速度减为零的时间t=0.90s.已知伊辛巴耶娃的质量m=65kg,重力加速度g取10m/s2,不计撑杆的质量和空气的阻力.求:
(1)伊辛巴耶娃起跳前的助跑距离;
(2)伊辛巴耶娃在撑杆起跳上升阶段至少要做的功;
(3)在伊辛巴耶娃接触软垫到速度减为零的过程中,软垫对运动员平均作用力的大小.
根据匀加速运动的公式求出位移. 起跳上升阶段,撑杆对人的力是一个变力,对于变力做功我们应该选用动能定理求解. 在伊辛巴耶娃接触软垫到速度减为零的过程中,我们可以近似看成是匀减速直线运动, 已知运动情况求力,我们运用牛顿第二定律进行求解. 【解析】 (1)助跑过程中,运动员做匀加速运动: v2=2ax      (2)起跳阶段至少做功:W-mgh1=0- W=mgh1-=650J (3)过杆后自由下落: 接触软垫后可近似认为匀减速下降:. 由牛顿第二定律有:F-mg=ma′;  则F=m(g+a′)=1300N 答:(1)伊辛巴耶娃起跳前的助跑距离是32m (2)伊辛巴耶娃在撑杆起跳上升阶段至少要做的功是650J (3)在伊辛巴耶娃接触软垫到速度减为零的过程中,软垫对运动员平均作用力的大小是1300N.
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考点分析:
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如图所示,物块A的质量为M,物块B、C的质量都是m,并都可看作质点,且m<M<2m.三物块用细线通过滑轮连接,物块B与物块C的距离和物块C到地面的距离都是L.现将物块A下方的细线剪断,若物块A距滑轮足够远且不计一切阻力.求:
(1)若B不能着地,求manfen5.com 满分网满足的条件;
(2)若B能着地,物块A距离最初位置上升的最大高度.

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长为6L、质量为6m的匀质绳,置于特制的水平桌面上,绳的一端悬垂于桌边外,另一端系有一个可视为质点的木块,其质量为15m,如图所示.木块在AB段与桌面无摩擦,在BE段与桌面的动摩擦因数为μ,匀质绳与桌面的摩擦可忽略.初始时刻用手按住木块使其停在A处,绳处于绷紧状态,AB=BC=CD=DE=L,放手后,木块最终停在C处.桌面距地面高度大于6L.
(1)求木块刚滑至B点时的速度v和μ的值.
(2)若木块与BE段的动摩擦因数为μ1=0.35,则木块最终停在何处?
(3)是否存在一个μ2值,能使木块从A处放手后,最终停在E处,且不在运动?若能,求出该μ2值;若不能,简要说明理由.

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人造地球卫星绕地球旋转时,既具有动能又具有引力势能(引力势能实际上是卫星与地球共有的,简略地说此势能是人造卫星所具有的).设地球的质量为M,以卫星离地无限远处时的引力势能为零,则质量为m的人造卫星在距离地心为r处时的引力势能为manfen5.com 满分网(G为万有引力常量).
(1)试证明:在大气层外任一轨道上绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所具有的机械能的绝对值恰好等于其动能.
(2)当物体在地球表面的速度等于或大于某一速度时,物体就可以挣脱地球引力的束缚,成为绕太阳运动的人造卫星,这个速度叫做第二宇宙速度,用v2表示.用R表示地球的半径,M表示地球的质量,G表示万有引力常量.试写出第二宇宙速度的表达式.
(3)设第一宇宙速度为v1,证明:manfen5.com 满分网
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如图所示,一条轻质弹簧左端固定在水平桌面上,右端放一个可视为质点的小物块,小物块的质量为m=1.0kg,当弹簧处于原长时,小物块静止于O点,现对小物块施加一个外力,使它缓慢移动,压缩弹簧(压缩量为x=0.1m)至A点,在这一过程中,所用外力与压缩量的关系如图所示.然后释放小物块,让小物块沿桌面运动,已知O点至桌边B点的距离为L=2x.水平桌面的高为h=5.0m,计算时,可用滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力.(g取10m/s2
求:(1)在压缩弹簧过程中,弹簧存贮的最大弹性势能;
(2)小物块到达桌边B点时速度的大小;
(3)小物块落地点与桌边B的水平距离.
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如图所示,一水平光滑、距地面高为h、边长为a的正方形MNPQ桌面上,用长为L的不可伸长的轻绳连接质量分别为mA、mB的A、B两小球,两小球在绳子拉力的作用下,绕绳子上的某点O以不同的线速度做匀速圆周运动,圆心O与桌面中心重合,已知mA=0.5kg,L=1.2m,LAO=0.8m,a=2.1m,h=1.25m,A球的速度大小vA=0.4m/s,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)绳子上的拉力F以及B球的质量mB
(2)若当绳子与MN平行时突然断开,则经过1.5s两球的水平距离;
(3)两小球落至地面时,落点间的距离.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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