一般来说,正常人从距地面1.5m高处无初速跳下,落地时速度较小,经过腿部的缓冲,这个速度对人是安全的,称为安全着地速度。如果人从高空跳下,必须使用降落伞才能安全着陆,其原因是,张开的降落伞受到空气对伞向上的阻力作用。经过大量实验和理论研究表明,空气对降落伞的阻力f与空气密度ρ、降落伞的迎风面积S、降落伞相对空气速度v、阻力系数c有关(由伞的形状、结构、材料等决定),其表达式是f=cρSv2。根据以上信息,解决下列问题。(取g=10m/s2)
(1)在忽略空气阻力的情况下,计算人从h=1.5m高处无初速跳下着地时的速度大小v0(计算时人可视为质点);
(2)在某次高塔跳伞训练中,运动员使用的是有排气孔的降落伞,其阻力系数c=0.90,取空气密度ρ=1.25kg/m3。降落伞、运动员总质量m=80kg,张开降落伞后达到匀速下降时,要求人能安全着地,降落伞的迎风面积S至少是多大?
(3)从跳伞塔上跳下,在下落过程中,经历了张开降落伞前自由下落、张开降落伞后减速下落和匀速下落直至落地三个阶段。如图是通过固定在跳伞运动员身上的速度传感器绘制出的从张开降落伞开始做减速运动至达到匀速运动时的v-t图像。根据图像估算运动员做在0-3s时间内运动员下落高度h.。
如图所示,水平桌面固定着光滑斜槽,光滑斜槽的末端和一水平木板平滑连接,设物块通过衔接处时速率没有改变.质量m1=0.40 kg的物块A从斜槽上端距水平木板高度h=0.80 m处下滑,并与放在水平木板左端的质量m2=0.20 kg的物块B相碰,相碰后物块B滑行x=4.0 m到木板的C点停止运动,物块A滑到木板的D点停止运动.已知物块B与木板间的动摩擦因数μ=0.20,重力加速度g=10 m/s2,求:
①物块A沿斜槽滑下与物块B碰撞前瞬间的速度大小;
②滑动摩擦力对物块B做的功;
③物块A与物块B碰撞过程中损失的机械能.
如图所示,在桌面上方有一倒立的玻璃圆锥,顶角∠AOB=120°,顶点O与桌面的距离为4a,圆锥的底面半径R=a,圆锥轴线与桌面垂直.有一半径为R的圆柱形平行光垂直入射到圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率n=
,求光束在桌面上形成的光斑的面积.
气缸长为L=1 m(气缸厚度可忽略不计),固定在水平面上,气缸中有横截面积为S=100 cm2的光滑活塞封闭了一定质量的理想气体,已知当温度为t=27 ℃、大气压强为p0=1×105 Pa时,气柱长为L0=0.4 m.现用水平拉力向右缓慢拉动活塞,求:
①若拉动活塞过程中温度保持为27 ℃,活塞到达缸口时缸内气体压强;
②若活塞到达缸口时拉力大小为500 N,求此时缸内气体温度为多少摄氏度.
如图所示,斜面倾角为θ,在斜面底端垂直斜面固定一挡板,轻质弹簧一端固定在挡板上,质量为M=1.0 kg的木板与轻弹簧接触但不拴接,弹簧与斜面平行且为原长,在木板右上端放一质量为m=2. 0 kg的小金属块,金属块与木板间的动摩擦因数为μ1=0.75,木板与斜面粗糙部分间的动摩擦因数为μ2=0.25,系统处于静止状态.小金属块突然获得一个大小为v1=5.3 m/s、方向平行斜面向下的速度,沿木板向下运动.当弹簧被压缩x=0.5 m到P点时,金属块与木板刚好达到相对静止,且此后运动过程中,两者一直没有发生相对运动.设金属块从开始运动到与木块达到相同速度共用时间t=0.75 s,之后木板压缩弹簧至最短,然后木板向上运动,弹簧弹开木板,弹簧始终处于弹性限度内,已知sin θ=0.28、cos θ=0.96,g取10 m/s2,结果保留二位有效数字.
(1)求木板开始运动瞬间的加速度;
(2)求弹簧被压缩到P点时的弹性势能是多少?
(3)假设木板在由P点压缩弹簧到弹回到P点过程中不受斜面摩擦力作用,木板离开弹簧后沿斜面向上滑行的距离?
如图所示,M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值.静止的带电粒子带电荷量为+q,质量为m(不计重力),从点P经电场加速后,从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,CD为磁场边界上的一绝缘板,它与N板的夹角为θ=45°,孔Q到板的下端C的距离为L,当M、N两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上,求:
(1)两板间电压的最大值Um;
(2)CD板上可能被粒子打中区域的长度s;
(3)粒子在磁场中运动的最长时间tm.