5.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动.某种弹跳杆的结构如图甲所示,一根弹簧套在T型跳杆上,弹簧的下端固定在跳杆的底部,上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部.一质量为M的小孩站在该种弹跳杆的脚踏板上,当他和跳杆处于竖直静止状态时,弹簧的压缩量为x0.从此刻起小孩做了一系列预备动作,使弹簧达到最大压缩量3x0,如图乙(a)所示;此后他开始进入正式的运动阶段.在正式运动阶段,小孩先保持稳定姿态竖直上升,在弹簧恢复原长时,小孩抓住跳杆,使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度,如图乙(b)所示;紧接着他保持稳定姿态竖直上升到最大高度,如图乙(c)所示;然后自由下落.跳杆下端触地(不反弹)的同时小孩采取动作,使弹簧最大压缩量再次达到3x0;此后又保持稳定姿态竖直上升,…,重复上述过程.小孩运动的全过程中弹簧始终处于弹性限度内.已知跳杆的质量为m,重力加速度为g.空气阻力、弹簧和脚踏板的质量、以及弹簧和脚踏板与跳杆间的摩擦均可忽略不计.

(1)求弹跳杆中弹簧的劲度系数k,并在图丙中画出该弹簧弹力F的大小随弹簧压缩量x变化的示意图;
(2)借助弹簧弹力的大小F随弹簧压缩量x变化的F-x图象可以确定弹力做功的规律,在此基础上,求在图乙所示的过程中,小孩在上升阶段的最大速率;
(3)求在图乙所示的过程中,弹跳杆下端离地的最大高度.
 0  131590  131598  131604  131608  131614  131616  131620  131626  131628  131634  131640  131644  131646  131650  131656  131658  131664  131668  131670  131674  131676  131680  131682  131684  131685  131686  131688  131689  131690  131692  131694  131698  131700  131704  131706  131710  131716  131718  131724  131728  131730  131734  131740  131746  131748  131754  131758  131760  131766  131770  131776  131784  176998 

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