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求:(1)伞兵展伞时,离地面的高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下?
(2)伞兵在空中的最短时间.
解放军空军某部伞兵在某次军事演习中做低空跳伞演习,当飞机离地面224m 时,伞兵离开飞机在竖直方向做自由落体运动.运动一段时间后,立即打开降落伞,展伞后伞兵以12.5m/s2的平均加速度匀减速下降.为了伞兵的安全,要求伞兵落地速度最大不得超过5m/s.g=10m/s2.
求:(1)伞兵展伞时,离地面的高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下?
(2)伞兵在空中的最短时间.
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求:(1)伞兵展伞时,离地面的高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下?
(2)伞兵在空中的最短时间.
解析 (1)设木板第一次上升过程中,物块的加速度为a物块,由牛顿第二定律kmgsin θ-mgsin θ=ma物块
解得a物块=(k-1)gsin θ,方向沿斜面向上
(2)设以地面为零势能面,木板第一次与挡板碰撞时的速度大小为v1
由机械能守恒得:
×2mv
=2mgH
解得v1=![]()
设木板弹起后的加速度为a板,由牛顿第二定律得:
a板=-(k+1)gsin θ
木板第一次弹起的最大路程s1=
=![]()
木板运动的路程s=
+2s1=![]()
(3)设物块相对木板滑动距离为L
根据能量守恒mgH+mg(H+Lsin θ)=kmgLsin θ
摩擦力对木板及物块做的总功W=-kmgLsin θ
解得W=-![]()
答案 (1)(k-1)gsin θ;方向沿斜面向上
(2)
(3)-![]()
解析 (1)小球从曲面上滑下,只有重力做功,由机械能守恒定律知:
mgh=
mv
①
得v0=
=
m/s=2 m/s.
(2)小球离开平台后做平抛运动,小球正好落在木板的末端,则
H=
gt2 ②
=v1t ③
联立②③两式得:v1=4 m/s
设释放小球的高度为h1,则由mgh1=
mv![]()
得h1=
=0.8 m.
(3)由机械能守恒定律可得:mgh=
mv2
小球由离开平台后做平抛运动,可看做水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,则:
y=
gt2 ④
x=vt ⑤
tan 37°=
⑥
vy=gt ⑦
v
=v2+v
⑧
Ek=
mv
⑨
由④⑤⑥⑦⑧⑨式得:Ek=32.5h ⑩
考虑到当h>0.8 m时小球不会落到斜面上,其图象如图所示
![]()
答案 (1)2 m/s (2)0.8 m (3)Ek=32.5h 图象见解析
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