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下图照片是我国北方利用风力除去小麦中麦糠等杂物的一种方法.有风时将掺有麦糠等杂物的小麦向上扬起,在恒定风力的作用下,小麦等会落回到地面的不同点.我们可以把此过程等效为以下模型:将质点m在A点以初速度v0竖直向上抛出,在风力和重力的作用下落回到C点,若m在最高点时的速度为2v0,方向水平,则风力F=
 
,m从A到B点的最小动能Ek=
 

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分析:把质点的运动分解为水平方向和竖直方向,水平方向的加速度由风力提供,竖直方向的加速度由重力提供.注意到两个方向运动的同时性,可以把竖直方向的竖直上抛运动到最高点的时间算出来,这同时也是水平方向上质点加速到2v0的时间,这样就可以算出水平加速度从而算出风力来了.
解答:解:从A到B过程,竖直方向,根据动量定理,有:-mgt=0-m?v0
水平方向,有:Ft=m?2v0
联立解得:F=2mg;
从A到B过程,重力做负功,推力做正功,重力功率逐渐减小,推力功率逐渐增加,当两者的功率相等时,动能最小,
有:mg(v0-gt1)=F(2gt1),解得:t1=
v0
5g

此时水平分速度为:vx=2gt1=0.4v0;竖直分速度为:vy=v0-gt1=0.8v0
故动能为:
1
2
mv2=
1
2
m(
v
2
x
+
v
2
y
)=0.4m
v
2
0

故答案为:2mg,0.4m
v
2
0
点评:本题关键运用正交分解法将质点的运动分解为水平方向和竖直方向的分运动,然后对两个分运动分别运用动能定理、动量定理、牛顿第二定律进行列式求解,较难.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:桂壮红皮书·高考总复习系列·高考红皮书·物理 题型:038

  由于对生态环境的破坏,地表土裸露,大片土地沙漠化,加上春季干旱少雨,所以近年来我国北方地区3,4月份扬尘天气明显增多.由于南下的冷空气所带来的大风,席卷了我国从新疆到沿海的北方大部分地区,出现罕见的沙尘暴天气.据环保部门测定,在北京地区沙尘暴严重时,最大风速达到12m/s,同时大量的微粒在空中悬浮.

  根据光的散射知识我们知道,从太阳发出的白光在空中经微粒散射后射向地面,在地面上的人看天空时,看到的是散射光.如果空中的微粒直径比光的波长小得多,散射光的强度跟光的波长的四次方成反比.在白天雨过天晴后,由于空中的微粒很小,太阳发出的可见光中蓝、紫光的波长最短,被散射得最明显,所以看到的天空呈蓝色.当空中悬浮的微粒直径d与入射光的波长λ之比d/λ>0.5时,不同色光的散射强度与波长关系不大,所以在空中悬浮微粒较大时,即使是在晴好的白天我们也很难看到蓝天.晴天的条件下发生沙尘暴时,我们不能看到蓝天,就是这个原因.

(1)若在晴朗的白天出现了沙尘天气,使得天空不再呈蔚蓝色,设可见光的平均波长为5.m,求沙尘天气时空中悬浮微粒的直径至少多大?

(2)沙尘暴使空气中的悬浮微粒的最高浓度达到5.,悬浮微粒的密度为2.,其中悬浮微粒的直径小于m的称为“可吸入颗粒物”,对人体的危害最大.北京地区出现上述沙尘暴时,设悬浮微粒中总质量的1/50为可吸入颗粒物,并认为所有可吸入颗粒物的平均直径为5.,求1.0的空气中所含可吸入颗粒物的数量是多少?(计算时把可吸入颗粒物视为球形,计算结果保留一位有效数字)

(3)没有沙尘暴时,风能是可以利用的清洁能源,利用风力发电机发电就是利用风能的有效途径.已知风力发电机将空气的动能转化为电能的效率为40%,空气的密度为1.3kg/,某风力发电机风车的有效受风面积为5.0,此风力发电机在风速为10m/s时的输出电功率为多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

由于对生态环境的破坏,地表土裸露,大片土地沙漠化,加上春季干旱少雨,所以近年来我国北方地区3,4月份扬尘天气明显增多.由于南下的冷空气所带来的大风,席卷了我国从新疆到沿海的北方大部分地区,出现罕见的沙尘暴天气.据环保部门测定,在北京地区沙尘暴严重时,最大风速达到12m/s,同时大量的微粒在空中悬浮.

  根据光的散射知识我们知道,从太阳发出的白光在空中经微粒散射后射向地面,在地面上的人看天空时,看到的是散射光.如果空中的微粒直径比光的波长小得多,散射光的强度跟光的波长的四次方成反比.在白天雨过天晴后,由于空中的微粒很小,太阳发出的可见光中蓝、紫光的波长最短,被散射得最明显,所以看到的天空呈蓝色.当空中悬浮的微粒直径d与入射光的波长λ之比d/λ>0.5时,不同色光的散射强度与波长关系不大,所以在空中悬浮微粒较大时,即使是在晴好的白天我们也很难看到蓝天.晴天的条件下发生沙尘暴时,我们不能看到蓝天,就是这个原因.

(1)若在晴朗的白天出现了沙尘天气,使得天空不再呈蔚蓝色,设可见光的平均波长为5.0×m,求沙尘天气时空中悬浮微粒的直径至少多大?

(2)沙尘暴使空气中的悬浮微粒的最高浓度达到5.8×,悬浮微粒的密度为2.0×,其中悬浮微粒的直径小于m的称为“可吸入颗粒物”,对人体的危害最大.北京地区出现上述沙尘暴时,设悬浮微粒中总质量的1/50为可吸入颗粒物,并认为所有可吸入颗粒物的平均直径为5.0×,求1.0的空气中所含可吸入颗粒物的数量是多少?(计算时把可吸入颗粒物视为球形,计算结果保留一位有效数字)

(3)没有沙尘暴时,风能是可以利用的清洁能源,利用风力发电机发电就是利用风能的有效途径.已知风力发电机将空气的动能转化为电能的效率为40%,空气的密度为1.3kg/,某风力发电机风车的有效受风面积为5.0,此风力发电机在风速为10m/s时的输出电功率为多大?

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科目:高中物理 来源:嘉定区二模 题型:填空题

下图照片是我国北方利用风力除去小麦中麦糠等杂物的一种方法.有风时将掺有麦糠等杂物的小麦向上扬起,在恒定风力的作用下,小麦等会落回到地面的不同点.我们可以把此过程等效为以下模型:将质点m在A点以初速度v0竖直向上抛出,在风力和重力的作用下落回到C点,若m在最高点时的速度为2v0,方向水平,则风力F=______,m从A到B点的最小动能Ek=______.

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科目:高中物理 来源:2009年上海市嘉定区高考物理二模试卷(解析版) 题型:填空题

下图照片是我国北方利用风力除去小麦中麦糠等杂物的一种方法.有风时将掺有麦糠等杂物的小麦向上扬起,在恒定风力的作用下,小麦等会落回到地面的不同点.我们可以把此过程等效为以下模型:将质点m在A点以初速度v竖直向上抛出,在风力和重力的作用下落回到C点,若m在最高点时的速度为2v,方向水平,则风力F=    ,m从A到B点的最小动能Ek=   

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