分析 (1)朱迪被水平弹出后做平抛运动,根据水平和竖直两个方向的分位移大小,由分位移公式求解初速度v1.
(2)根据水平位移和初速度求得朱迪平抛运动的时间,从而求得他到达墙面时竖直分速度,再对他下落的整个过程,运用动能定理求落入水中的最大深度d.
(3)根据平抛运动的规律和动能与速度的关系得到撞到缓冲墙前瞬间的动能与初速度的表达式,再由数学知识求动能最小的条件.
解答 解:(1)朱迪被水平弹出后做平抛运动,则有
h1=$\frac{1}{2}g{t}_{1}^{2}$
得 t1=$\sqrt{\frac{2{h}_{1}}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×3.2}{10}}$s=0.8s
由 L=v1t1得
v1=$\frac{L}{{t}_{1}}$=$\frac{2}{0.8}$=2.5m/s
(2)由 L=v2t2得
t2=$\frac{L}{{v}_{2}}$=$\frac{2}{4}$s=0.5s
撞墙时下落的高度 h′=$\frac{1}{2}g{t}_{2}^{2}$=$\frac{1}{2}×10×0.{5}^{2}$=1.25m
撞墙前瞬间竖直分速度 vy=gt2=10×0.5=5m/s
对撞墙后瞬间到落入水中最深处的整个过程,由动能定理得:
mg(h1-h′+h2+d)-(f1+f2)d=0-$\frac{1}{2}m{v}_{y}^{2}$
代入数据解得 d=1m
(3)朱迪撞墙前瞬间的动能 Ek=$\frac{1}{2}m({v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2})$
且 vy=gt,t=$\frac{L}{{v}_{0}}$,即 vy=$\frac{gL}{{v}_{0}}$
得 Ek=$\frac{1}{2}m[{v}_{0}^{2}+(\frac{20}{{v}_{0}})^{2}]$
根据数学知识可知,当${v}_{0}^{2}$=$(\frac{20}{{v}_{0}})^{2}$,即 v0=$\frac{20}{{v}_{0}}$,v0=2$\sqrt{5}$m/s时,有最小值.
又因为 v0=2$\sqrt{5}$m/s≥2.5m/s,所以当v0=2$\sqrt{5}$m/s时他撞到缓冲墙前瞬间的动能最小.
答:当初速度为2$\sqrt{5}$m/s时他撞到缓冲墙前瞬间的动能最小.
点评 本题的关键要明确朱迪的运动过程,掌握平抛运动的研究方法:运动的分解法,运用解析式研究动能的最小值.
科目:高中物理 来源: 题型:实验题
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
砝码盘中砝码的重力F/N | 0.10 | 0.20 | 0.29 | 0.39 | 0.49 |
小车的加速度a/(m•s-2) | 0.88 | 1.44 | 1.84 | 2.38 | 2.89 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 落到盘上的时间间隔越来越大 | |
B. | 落到盘上的时间间隔相等 | |
C. | 依次落到盘上的速率关系为1:$\sqrt{2}$:$\sqrt{3}$:2 | |
D. | 依次落到盘上的时间关系为1:($\sqrt{2}$-1):($\sqrt{3}$-$\sqrt{2}$):(2-$\sqrt{3}$) |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 若物体受摩擦力作用,则物体的运动速度一定减小 | |
B. | 单向直线运动中,加速度方向向东时,速度变化量的方向一定向东 | |
C. | 一定质量的物体作曲线运动时,速度不断变化,动能也随之变化 | |
D. | 地球同步卫星的发射速度小于第一宇宙速度 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 此充电宝最大存储电能为7.2×104J | |
B. | 此充电宝自身充电时的功率为5W | |
C. | 此充电宝自身充电时,从零电量充至满电量大约需要10小时 | |
D. | 此充电宝给手机H充电时,电能的有效利用率约为33% |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 两物体从同一地点出发 | |
B. | 出发时A在B前3 m处 | |
C. | 3 s末两个物体相遇后,两物体不可能再次相遇 | |
D. | 运动过程中B的加速度小于A的加速度 |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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