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跳伞运动员从跳伞塔上跳下,当降落伞全部打开时,伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落...

跳伞运动员从跳伞塔上跳下,当降落伞全部打开时,伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比,即f=kv2,已知比例系数k=20N⋅s2/m2.运动员和伞的总质量m=72kg,设跳伞塔足够高且运动员跳离塔后即打开伞,取g=10m/s2,求:
(1)跳伞员的下落速度达到3m/s时,其加速度多大?
(2)跳伞员最后下落速度多大?
当跳伞运动员在下落时,由于受到空气阻力、重力且阻力与速度的平方有关,当下落时速度变大导致阻力变大,所以在下落过程中是加速度变小的运动.但在某一状态可用牛顿第二定律列式,从而可求出此状态的加速度.随着速度不断变大,阻力也增加,加速度在渐渐变小,当重力与阻力相等时,加速度为零,此时速度达最大,即为下落速度. 【解析】 (1)对跳伞运动员受力分析,物体受重力与阻力; 由牛顿第二定律可得 mg-kv2=ma  则有a=  代入数据可有:a=7.5m/s2   (2)对跳伞运动员受力分析,重力与阻力  随着阻力不断变大,当阻力与重力相等时,加速度为零 则有mg-kv2=0    v==6m/s
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考点分析:
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(2)验证机械能守恒亦可用如图甲所示装置,用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动,使之替代打点计时器.当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号,如图6乙所示,设毛笔接触棒时不影响棒的运动.测得记号之间的距离依次为26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm,已知电动机铭牌上标有“1440r/min”字样,由此验证机械能守衡.根据以上内容.回答下列问题:
①毛笔画相邻两条线的时间间隔T=______s,图乙中的圆柱棒的______端是悬挂端(填左或右).
②根据乙所给的数据,可知毛笔画下记号C时,圆柱棒下落的速度vc=______m/s;画下记号D时,圆柱棒下落的速度vD=______m/s;记号C、D之间棒的动能的变化量为______J,重力势能的变化量______J(g=9.8m/s2).由此可得出的结论是______.(计算结果保留2位有效数字)

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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