在跳水馆里,水池里水的深度要恰当。水太深,会造成浪费,太浅则会使跳水运动员的在比赛中存在危险。下面我们可以用学过的物理知识,再将跳水运动进行理想化处理,就可以大体上估算出水池里水的深度至少是多少。在10m跳台跳水比赛中,运动员起跳高度取0.5m,运动员入水后将会受到浮力、水的阻力等,入水速度越大,水的阻力也会越大。在下列情况下估算水池的安全深度。
(1)运动员从最高点向下运动认为是自由落体运动,若运动员入水后受到的浮力和水的阻力总共为自身重量的3倍。求出水池的安全深度。
(2)运动员从最高点向下运动认为是自由落体运动,运动员入水后受到的水的阻力很大,如果不考虑水的阻力,只考虑浮力,计算的安全深度将有很大偏差。若运动员的身体的密度是水的密度的0.9倍,入水后在只考虑浮力和重力的情况下,计算水池的安全深度。
(3)实际上,运动员在空中的运动也受空气阻力,若空气阻力是重力的0.2倍,仍按照运动员入水后受到的浮力和水的阻力总共为自身重量的3倍。计算水池的安全深度。
如图所示,在竖直向下的匀强电场中,一个质量为m带负电的小球从斜轨道上的A点由静止滑下,小球通过半径为R的圆轨道顶端的B点时恰好不落下来。已知轨道是光滑而又绝缘的,且小球的重力是它所受的电场力2倍。求:
(1)A点在斜轨道上的高度h为多少?
(2)小球运动到最低点时对轨道压力为多少?
有一个直流电动机,把它接入0.2V电压的电路时,电动机不转,测得流过电动机的电流是0.4A,若把它接入2V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1A。求:(1)电动机正常工作时的输出功率。(2)如在正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率多大?(提示:电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器)
如图,一质量m=1×10-6kg,带电量q= -2×10-8C的小球以初速度v0竖直向上从A点射入一水平向右的匀强电场,当小球运动到比A高h=0.2m的B点时速度大小是2v0,但方向水平,且AB两点的连线在水平方向的距离为d =0.1m,g取10m/s2,求:
(1)判断小球在水平方向和竖直方向的运动情况(不必说理由)
(2)小球的初速度v0
(3)AB两点间的电势差UAB
(4)匀强电场的场强E的大小。
带电为+3×106C的粒子先后经过电场中的A、B两点,该过程粒子克服电场力做功6×104J,已知B点电势为50V,求
(1)该粒子的电势能增加或减少了多少?
(2)A、B间两点间的电势差。
(3)A点的电势。
(4)另一电量为-3×106C的电荷在A点具有的电势能。
湖南省电视台“智勇大冲关”游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图(13)所示,他们将选手简化为质量m=60kg的质点,选手抓住绳子末端由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角=53°,绳长l=2m的悬挂点O距水面的高度为H=3m。不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深。取g=10m/s2(sin53o=0.8,cos53o=0.6)。求:
(1)选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;
(2)选手摆到右边最高点时松手,选手将做什么运动?设水对选手的平均浮力,平均阻力
,求选手落入水中的深度
;
(3)若要求选手摆到最低点时松手,且运动到浮台处离岸水平距离最大,则选手应将手握住绳子上离O点多长处?