蹦床比赛分成预备运动和比赛动作。最初,运动员静止站在蹦床上在预备运动阶段,他经过若干次蹦跳,逐渐增加上升高度,最终达到完成比赛动作所需的高度;此后,进入比赛动作阶段。
把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧,弹力大小F="kx" (x为床面下沉的距离,k为常量)。质量m=50kg的运动员静止站在蹦床上,床面下沉x0=0.10m;在预备运动中,假设运动员所做的总共W全部用于其机械能;在比赛动作中,把该运动员视作质点,其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为△t=2.0s,设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为xl。取重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力的影响。
(1)求常量k,并在图中画出弹力F随x变化的示意图;
(2)求在比赛动作中,运动员离开床面后上升的最大高度hm;
(3)借助F-x 图像可以确定弹性做功的规律,在此基础上,求 x1和W的值
如图所示,xoy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场,一个质量为m、电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度v0沿x轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的点时,撤去电场,粒子继续运动一段时间进入一个矩形匀强磁场区域(图中未画出),后又从虚线上的某一位置N处沿y轴负方向运动并再次经过M点,已知磁场方向垂直xOy平面向里,磁感应强度大小为B,不计粒子的重力。求:
(1)电场强度的大小;
(2)N点的坐标;
(3)矩形磁场的最小横截面积。
如图所示,固定斜面的倾角θ=30°,轻弹簧下端固定在斜面底端C点,弹簧处于原长时上端位于B点,空间有平行斜面向下的匀强电场。质量为m,电荷量为+q的小物块,从与B点相距L=0.8m的A点由静止开始下滑,小物块将弹簧压缩到最短后又恰好被弹回到B点。已知物块与斜面间的动摩擦因数为,场强大小为E=
,取重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力,小物块电荷量不变,求:
(1)小物块第一次运动到B点时的速度大小;
(2) 弹簧的最大压缩量。
“引体向上”是同学们常做的一项健身运动。如图甲所示,质量为m=50kg的某同学两手正握单杠,手臂完全伸直,身体呈自然悬垂状态,此时他的下颚距单杠的高度为H=0.4 m,然后他用F=600 N的恒力将身体向上拉至某位置时不再用力,身体依靠惯性继续向上运动,为保证其下颚超过单杠达到合格要求,如图乙所示。恒力F的作用时间至少为多少?不计空气阻力,取重力加速度g=10 m/s2。
某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中,在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了,而手表没有受到任何撞击。该手表出厂时给出的参数为:27℃时表内气体压强为1.0×105Pa(常温下的大气压强值),当内外压强差超过6.0×104Pa时表盘玻璃将爆裂。当时登山运动员携带的温度计的读数是-21℃,表内气体体积的变化可忽略不计。
(1)通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂?
(2)当时外界的大气压强为多少?
如图,一定质量的气体温度保持不变,最后,U形管两臂中的水银面相齐,烧瓶中气体体积为800mL;现用注射器向烧瓶中注入200mL水,稳定后两臂中水银面的高度差为25cm,不计U形管中气体的体积。求:
(1)大气压强是多少cmHg?
(2)当U形管两边水银面的高度差为45cm时,烧瓶内气体的体积是多少?