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2022年北京冬奧會自由式滑雪女子大跳臺比賽中,中國隊(duì)運(yùn)動員谷愛凌力壓世界排名第一的選手,最后一跳以向左偏軸轉(zhuǎn)體1620°的動作完美逆轉(zhuǎn)(如圖1),獲得個人首金。大跳臺比賽比賽場地分為助滑區(qū)、起跳臺、著陸坡和終點(diǎn)區(qū)域四個部分。圖2是某技術(shù)公司對谷愛凌奪冠一跳的“高度-時間”分析。已知谷愛凌及身上的裝置總質(zhì)量為m=65kg。根據(jù)這些信息回答下述問題
(1)不考慮運(yùn)動員轉(zhuǎn)體的動作,將運(yùn)動員看作質(zhì)點(diǎn)。
a、設(shè)助滑出發(fā)區(qū)距地面高度為h1,運(yùn)動員從靜止出發(fā),從起跳臺起跳后能達(dá)到的最大高度距地面為h2,不計人體能量的消耗、不計一切摩擦,求運(yùn)動員在最高點(diǎn)的速度大小v(用字母表示);
b、請你根據(jù)圖2中的信息,估算v大?。?br />c、運(yùn)動員落到著陸坡時,垂直坡面方向的速度在極短時間內(nèi)減為0,因此運(yùn)動員要承受極大的沖擊力。設(shè)運(yùn)動員在最高點(diǎn)速度約為v=20m/s,落到著陸坡時的速度方向與水平成α=45°,著陸坡的傾角θ=36°,雪板與坡面經(jīng)大約Δt=0.05s的撞擊時間后繼續(xù)滑行。請根據(jù)以上條件估算運(yùn)動員受到的沖擊力。(保留1位有效數(shù)字)(可能會用到數(shù)據(jù):sin36°=0.59,cos36°=0.81,sin9°=0.16,sin81°=0.99)(提示,先寫表達(dá)式,再代數(shù))。
(2)考慮運(yùn)動員的轉(zhuǎn)體動作。
a、若谷愛凌在空中騰空的時間約為3s,在空中轉(zhuǎn)動的角速度幾乎不變,求她在空中轉(zhuǎn)動的角速度大??;
b、物體轉(zhuǎn)動動能可以理解為各部分繞軸轉(zhuǎn)動的動能之和。已知物體轉(zhuǎn)動的慣性用物理量I來描述,它的名稱為“轉(zhuǎn)動慣量”,物體轉(zhuǎn)動的快慢用角速度ω描述。請類比質(zhì)點(diǎn)動能表達(dá)式
E
k
=
1
2
m
v
2
,寫出物體轉(zhuǎn)動動能表達(dá)式;
c、若將谷愛凌在空中轉(zhuǎn)動,理想化為一個半徑約為0.20m的圓柱體的轉(zhuǎn)動,已知圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量為
I
=
1
2
m
R
2
(m為圓柱體質(zhì)量,R為圓柱體半徑),并假設(shè)谷愛凌在沖出跳臺的瞬間(約0.02s)內(nèi)獲得足夠的角速度,請問她瞬間轉(zhuǎn)體爆發(fā)的功率大約多大?(保留1位有效數(shù)字)。
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【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:68引用:3難度:0.6
相似題
  • 1.中子的發(fā)現(xiàn)是守恒定律在核反應(yīng)過程中的重要應(yīng)用,1930年發(fā)現(xiàn)用釙放出的α射線轟擊Be核時產(chǎn)生一種射線,其貫穿能力極強(qiáng),能穿透幾厘米厚的鋁板,當(dāng)時著名物理學(xué)家居里夫人也不知道這是一種什么射線。1932年,英國青年物理學(xué)家查德威克用這種射線分別轟擊氫原子和氮原子,結(jié)果打出了一些氫核和氮核。若未知射線均與靜止的氫核和氮核正碰,測出被打出的氫核最大速度為vH=3.5×107m/s,被打出的氮核的最大速度vN=4.7×106m/s。假定正碰時無能量損失,設(shè)未知射線中粒子的質(zhì)量為m,初速為v,被打出的核質(zhì)量為m'。
    (1)推導(dǎo)出被打出的核的速度v'的表達(dá)式;
    (2)根據(jù)上述數(shù)據(jù),推算出未知射線中粒子的質(zhì)量m與質(zhì)子質(zhì)量之比。(氮核質(zhì)量mN為氫核質(zhì)量mH的14倍)

    發(fā)布:2024/11/6 8:0:1組卷:11引用:1難度:0.5
  • 2.(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,這一模型建立的基礎(chǔ)是
    A.α粒子的散射實(shí)驗(yàn)          B.對陰極射線的研究
    C.天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)     D.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)
    (2)質(zhì)量為5kg的物體A,以一定的速度v沿光滑的水平面運(yùn)動,跟迎面而來速度大小為
    1
    2
    v
    的物體B相碰撞,碰后兩個物體結(jié)合在一起沿碰前A的方向運(yùn)動,且它們的共同速度大小為
    1
    3
    v
    .求B物體的質(zhì)量.

    發(fā)布:2024/11/5 8:0:2組卷:38引用:1難度:0.5
  • 3.A.“中子的發(fā)現(xiàn)”
    關(guān)于“原子核的組成”的研究,物理學(xué)的發(fā)展過程經(jīng)歷了如下幾個重要的階段:
    1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子;
    1920年,盧瑟福預(yù)言“原子核內(nèi)可能還有質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子存在”;
    1930年,約里奧?居里夫婦用釙(Po)放出的α粒子轟擊鈹(Be),產(chǎn)生了一種貫穿能力極強(qiáng)的射線,研究發(fā)現(xiàn)這種射線是一種中性粒子流;
    1932年,查德威克用這種射線轟擊氫原子和氮原子,打出了一些氫核(質(zhì)子)和氮核,測量出被打出的氫核和氮核的速度,并由此推算出這種粒子的質(zhì)量而發(fā)現(xiàn)了中子.
    查德威克認(rèn)為:氫核、氮核的熱運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于未知粒子的速度而可以忽略不計;被碰出的氫核、氮核之所以會具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的,其中速率最大的應(yīng)該是彈性正碰的結(jié)果.實(shí)驗(yàn)中測得氫核的最大速度為vH=3.3×107m/s,氮核的最大速度為vN=4.5×106m/s;已知mN=14mH
    請你根據(jù)查德威克研究,經(jīng)過推理計算,證明盧瑟福的“預(yù)言”是正確的.

    發(fā)布:2024/11/6 8:0:1組卷:13引用:1難度:0.1
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