题目内容
如图1所示,在2010上海世博会上,拉脱维亚馆的风洞飞行表演,令参观者大开眼界,最吸引眼球的就是正中心那个高为H=10m,直径D=4m的透明“垂直风洞”。风洞是人工产生和控制的气流,以模拟飞行器或物体周围气体的流动。在风力作用的正对面积不变时,风力F=0.06v2(v为风速)。在本次风洞飞行上升表演中,表演者的质量m=60kg,为提高表演的观赏性,控制风速v与表演者上升的高度h间的关系如图2所示。g="10" m/s2。求:


⑴设想:表演者开始静卧于h=0处,再打开气流,请描述表演者从最低点到最高点的运动状态;
⑵表演者上升达最大速度时的高度h1;
⑶表演者上升的最大高度h2;
⑷为防止停电停风事故,风洞备有应急电源,若在本次表演中表演者在最大高度h2时突然停电,为保证表演者的人身安全,则留给风洞自动接通应急电源滞后的最长时间tm。(设接通应急电源后风洞一直以最大风速运行)
⑴设想:表演者开始静卧于h=0处,再打开气流,请描述表演者从最低点到最高点的运动状态;
⑵表演者上升达最大速度时的高度h1;
⑶表演者上升的最大高度h2;
⑷为防止停电停风事故,风洞备有应急电源,若在本次表演中表演者在最大高度h2时突然停电,为保证表演者的人身安全,则留给风洞自动接通应急电源滞后的最长时间tm。(设接通应急电源后风洞一直以最大风速运行)
⑴略(2)4m(3)8m(4) 0.52s
试题分析:⑴由图2可知
即风力
当表演者在上升过程中的最大速度vm时有
代入数据得
⑵对表演者列动能定理得
因
代入数据化简得
⑶当应急电源接通后以风洞以最大风速运行时滞后时间最长,表演者减速的加速度为
表演者从最高处到落地过程有
代入数据化简得
点评:本题难度中等,首先应根据图像得到v2与h的关系式,当F与重力相等时速度最大,由F、速度和h的关系可知F随着h的变化线性变化,由此可以把变力F转变为恒力,再利用功能关系求解
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