(2006?黃浦區(qū)模擬)隨著航空技術(shù)的發(fā)展,飛機的性能越來越好,起飛的跑道要求也是越來越短,有的還可以垂直起降.為了研究在失重情況下的實驗,飛行員將飛機開到高空后,讓其自由下落,模擬一種無“重力”(完全失重狀態(tài))的環(huán)境,以供研究人員進(jìn)行科學(xué)實驗.每次升降過程可以獲得持續(xù)30秒之久的“零重力”狀態(tài),以便研究人員進(jìn)行不受重力影響的實驗,而研究人員站在飛機的水平底板上所能承受的最大支持力為重力的2.5倍的超重狀態(tài).為安全起見,實驗時飛機不得低于800米.求飛機的飛行高度至少為多少米?
分析:飛機豎直方向先自由落體運動30s,然后勻減速下降,速度減為零時離地高度不低于800m;根據(jù)運動學(xué)公式列式求解即可.
解答:解:前30秒自由落體解得下降高度h1=
1
2
g
t
2
1
=4500m;
此時v=gt1=300m/s;
接著要勻減速運動,而研究人員站在飛機的水平底板上所能承受的最大支持力為重力的2.5倍的超重狀態(tài);
根據(jù)牛頓第二定律,有:N-mg=ma
所以最大a=1.5g=15m/s2
又下降高度:h2=
v2
2a
=
3002
2×15
=3000m
為安全起見,實驗時飛機不得低于800米,得總高度為H=3000+4500+800=8300m
答:飛機的飛行高度至少為8300米.
點評:本題關(guān)鍵明確飛機豎直方向的運動規(guī)律,然后選擇恰當(dāng)?shù)倪\動學(xué)公式列式求解,不難.
練習(xí)冊系列答案
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4a
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(1)若要使管內(nèi)水銀面恰在粗細(xì)兩管交接處,此時管內(nèi)外水銀面的高度差;
(2)若要使管內(nèi)外水銀面高度差為45cm,玻璃管應(yīng)上移的距離.

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(2006?黃浦區(qū)模擬)如圖甲所示,質(zhì)量為m=50g,長l=10cm的銅棒,用長度亦為l的兩根輕軟導(dǎo)線水平懸吊在豎直向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=0.5T.未通電時,輕線在豎直方向,通入恒定電流后,棒向外偏轉(zhuǎn)的最大角度θ=37°,求此棒中恒定電流的大。瑢W(xué)甲的解法如下:對銅棒進(jìn)行受力分析,通電時導(dǎo)線向外偏轉(zhuǎn),說明安培力方向垂直電流和磁場方向向外,受力如圖乙所示(側(cè)視圖).
當(dāng)最大偏轉(zhuǎn)角θ=37°時,棒受力平衡,有:tanθ=
F
mg
=
BIl
mg

I=
mgtan370
Bl
=
0.05×10×
3
4
0.5×0.1
=7.5A

同學(xué)乙的解法如下:銅棒向外偏轉(zhuǎn)過程中,導(dǎo)線拉力不做
功,如圖丙所示.
F做功為:WF=FS1=BIlsin370×lsin370
重力做功為:WG=-mgS2=-mgl(1-cos37°)
由動能定理得:BI(lsin37°)2-mgl(1-cos37°)=0I=
mgl(1-cos370)
Blsin2370
=
0.05×10×(1-0.8)
0.5×0.1×(0.6)2
=
50
9
=5.56A

請你對同學(xué)甲和乙的解答以說理的方式作出評價;若你兩者都不支持,則給出你認(rèn)為正確的解答.

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