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10.高空跳水处一种十分惊险的跳水运动.运动员从很高的悬崖上或特制的超过跳台上起跳并完成空中动作后入水.一位高空跳水运动员从25m高的超过跳台上跳下,假设他从静止开始离开跳台并沿竖直方向向下运动,落入水池中.已知水对他的阻力(包括浮力)是他重力的3.5倍,空气对他的阻力是他重力的0.2倍.g=10m/s2.求:
(1)他刚到达水面时的速度是多大?
(2)为了保证运动员的安全,水池至少多深?

分析 (1)根据牛顿第二定律求出在空气中下落的加速度,由速度位移公式求出到达水面的速度;
(2)入水后根据牛顿第二定律求出在水中的加速度,由速度位移公式求出水深;

解答 解:(1)设他在空气中下落时受到空气阻力为F1,加速度为a1,刚到达水面时的速度是v,则
mg-F1=ma1   
v2=2a1h        
F1=0.2mg
解得:a1=8m/s2
v=20 m/s         
(2)设他在水中下落时受到水的阻力为F2,加速度大小为a2,在水中运动下落的深度为h1,则
F2-mg=ma2    
v2=2a2h1      
F2=3.5mg
解得:a2=25m/s2
h1=8 m        
为了安全,水池至少8米深.      
答:(1)他刚到达水面时的速度是20m/s
(2)为了保证运动员的安全,水池至少8m深

点评 本题是多过程问题,关键分析受力情况,运用牛顿第二定律和运动学公式求解,注意前一个过程的末速度是后一个过程的初速度.

练习册系列答案
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D.洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向

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B.若M、m两物块与水平面都是光滑的,那么,物块M、m间的作用力为$\frac{M}{M+m}$F
C.若M、m两物块与水平面的动摩擦因数均为μ,物块M、m仍一起向右做加速运动,那么,物块M、m间的相互作用力为$\frac{M}{M+m}$F+μMg
D.若M、m两物块与水平面的动摩擦因数均为μ,物块M、m仍一起向右做加速运动,那么,物块M、m间的相互作用力为$\frac{M}{M+m}$F

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