题目内容
19.完整的撑杆跳高可以简化成三个阶段:持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落.某运动员从静止开始以加速度a=1.25m/s2匀加速助跑,速度达到v=9.0m/s时撑杆起跳,到达最高点时过杆的速度不计,过杆后做自由落体运动,身体接触软垫后匀减速到零.已知这一过程中运动员总共下降了8.1m,从接触软垫到速度减为零的时间t=0.90s.运动员质量m=65kg,重力加速度g取10m/s2,不计空气的阻力.求:(1)运动员起跳前的助跑距离;
(2)软垫对运动员的作用力大小.
分析 根据匀变速直线运动的速度位移公式求出运动员起跳前的助跑距离.
结合下落的总高度,结合运动学公式和平均速度推论求出自由下落的高度,从而得出接触软垫时的速度,根据速度时间公式求出匀加速运动的加速度,结合牛顿第二定律求出软垫对运动员的作用力大小.
解答 解:(1)根据速度位移公式得,助跑距离 x=$\frac{v^2}{2a}$=$\frac{81}{2.5}m$=32.4m
(2)设自由落体时间为t1,自由落体运动的位移${h}_{1}=\frac{1}{2}g{{t}_{1}}^{2}$,
根据平均速度的推论,匀减速运动的位移${h}_{2}=\frac{v}{2}t=\frac{g{t}_{1}}{2}t$,
即$\frac{1}{2}g{{t}_{1}}^{2}+\frac{g{t}_{1}}{2}t=8.1m$
代入数据得t1=0.9s
接触软垫时运动员的速度v=gt1=10×0.9m/s=9m/s
减速时加速度大小$a=\frac{v}{t}=10m/{s^2}$,
由牛顿第二定律F-mg=ma 得
作用力F=mg+ma=650+65×10N=1300N
答:(1)运动员起跳前的助跑距离为32.4m;
(2)软垫对运动员的作用力大小为1300N.
点评 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.
练习册系列答案
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9.
为研究问题方便,有时我们会把路端电压与干路电流的变化关系图象中I轴向上平移,使得图线“很快”便与I轴出现交点,如图所示.则由该图象可知( )
| A. | 电源电动势为2V | |
| B. | 电源内阻为$\frac{1}{3}$Ω | |
| C. | 电源的短路电流为6A | |
| D. | 电路路端电压为1V时,电路中的电流为5A |
7.质量为m物体悬挂在升降机的顶板上,当悬线对物体的拉力为1.2mg时,升降机可能的运动是( )
| A. | 向上做匀加速运动 | B. | 向上做匀减速运动 | ||
| C. | 向下做匀加速运动 | D. | 向下做匀减速运动 |
4.
在军事演习中,某空降兵从飞机上跳下,先做自由落体运动,在t1时刻,速度达较大值v1时打开降落伞,做减速运动,在t2时刻以较小速度v2着地.他的速度图象如图所示.下列关于该空降兵在0~t1或t1~t2时间内的平均速度$\bar v$的结论正确的是( )
| A. | 0~t1,$\overline{v}$<$\frac{{v}_{1}}{2}$ | B. | t1~t2,$\overline{v}=\frac{{{v_1}+{v_2}}}{2}$ | ||
| C. | t1~t2,$\overline{v}$>$\frac{{v}_{1}+{v}_{2}}{2}$ | D. | t1~t2,$\overline{v}$<$\frac{{v}_{1}+{v}_{2}}{2}$ |
11.
如图所示,某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E,在竖直平面内建立坐标系xOy,在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B,在y>0的空间内,将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放,此液滴则沿y轴的负方向,以加速度a=2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动,当液滴运动到坐标原点时,被安置在原点的一个装置瞬间改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变),随后液滴进入y<0的空间运动.液滴在y<0的空间内的运动过程中( )
| A. | 重力势能在不断减小 | B. | 液滴一定带正电 | ||
| C. | 动能不断增大 | D. | 动能保持不变 |
8.
如图甲所示,理想变压器原线圈输入交流电压,副线圈中装有单刀双掷开关S,电流表、电压表均为理想电表,R0为热敏电阻,S掷a时原副线圈匝数比$\frac{{n}_{1}}{{n}_{2}}$=$\frac{2}{1}$,S掷b时原副线圈匝数比$\frac{{n}_{1}}{{n}_{2}}$=$\frac{11}{4}$,图乙为S掷a时变压器副线圈输出电压的波形,则以下分析正确的是( )
| A. | S接在a端,电压表的示数为110$\sqrt{2}$V | |
| B. | 原线圈输入电压为220$\sqrt{2}$V | |
| C. | S接在b段,电压表的示数为80V | |
| D. | S接在a端,一段时间后电流表读数将不断变小 |