在抗震救灾中常常利用悬停直升机向灾区空投救灾物资(如图甲).对于医药救灾物资只能从不高于h=20m处自由释放才能安全着地,实际一些灾区往往地处深山峡谷,直升机能够安全悬停的高度比h要高得多,直接空投会造成损失.为解决这一问题,“我爱发明”研究小组设计了一台限速装置,不论从多高处释放物资,最终都能以安全速度着地.该装置简化工作原理如图乙所示,竖直绝缘圆盘可以绕圆心O自由转动,其上固定半径分别为r1=1m和r2=0.5m的两个同心金属圆环,连接两圆环的金属杆EF的延长线通过圆心O,足够长的不可伸长的轻质细绳一端缠绕在大金属圆环上,另一端通过光滑滑轮挂救灾物资,圆环上的a点和b点通过电刷连接一可调电阻R,两圆环之间区域存在垂直于圆盘平面向内的匀强磁场,磁感应强度B=40T.(细绳与大金属圆环间没有滑动,金属杆、金属圆环、导线及电刷的电阻均不计,空气阻力及一切摩擦均不计,重力加速度g=10m/s2)
(1)求医药物资能安全着地的最大速度;
(2)利用该装置使医药物资以最大安全速度匀速下降,求此时电阻R两端的电势差;
(3)若医药物资的质量m=60kg,应如何设置可调电阻R的阻值?
(4)试推导质量为m的医药物资在匀速下降时,金属杆EF所受安培力与重力的大小关系.
高三物理解答题中等难度题
在抗震救灾中常常利用悬停直升机向灾区空投救灾物资(如图甲).对于医药救灾物资只能从不高于h=20m处自由释放才能安全着地,实际一些灾区往往地处深山峡谷,直升机能够安全悬停的高度比h要高得多,直接空投会造成损失.为解决这一问题,“我爱发明”研究小组设计了一台限速装置,不论从多高处释放物资,最终都能以安全速度着地.该装置简化工作原理如图乙所示,竖直绝缘圆盘可以绕圆心O自由转动,其上固定半径分别为r1=1m和r2=0.5m的两个同心金属圆环,连接两圆环的金属杆EF的延长线通过圆心O,足够长的不可伸长的轻质细绳一端缠绕在大金属圆环上,另一端通过光滑滑轮挂救灾物资,圆环上的a点和b点通过电刷连接一可调电阻R,两圆环之间区域存在垂直于圆盘平面向内的匀强磁场,磁感应强度B=40T.(细绳与大金属圆环间没有滑动,金属杆、金属圆环、导线及电刷的电阻均不计,空气阻力及一切摩擦均不计,重力加速度g=10m/s2)
(1)求医药物资能安全着地的最大速度;
(2)利用该装置使医药物资以最大安全速度匀速下降,求此时电阻R两端的电势差;
(3)若医药物资的质量m=60kg,应如何设置可调电阻R的阻值?
(4)试推导质量为m的医药物资在匀速下降时,金属杆EF所受安培力与重力的大小关系.
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利用悬停直升机空投救灾物资(如图甲)时对于有些物资只能从不高于h=20m处自由释放才能安全着地,但实际直升机能够安全悬停的高度比h要高得多,直接空投会造成损失。为解决这一问题,研究小组设计了一台限速装置,不论从多高处释放物资,最终都能以安全速度着地。该装置简化工作原理如图乙所示,竖直绝缘圆盘可以绕圆心O自由转动,其上固定半径分别为r1=1m和r2=0.5m的两个同心金属圆环,连接两圆环的金属杆EF的延长线通过圆心O,足够长的不可伸长的轻质细绳一端缠绕在大金属圆环上,另一端通过光滑滑轮挂救灾物资,圆环上的a点和b点通过电刷连接可调电阻R,两圆环之间区域存在垂直于圆盘平面向内的勺强磁场,磁感应强度B=40T。(细绳与大金属圆环间没有滑动,金属杆、金属圆环、导线及电刷的电阻均不计,空气阻力及一切摩擦均不计,重力加速度g=10m/s+)
(1)求医药物资能安全着地的最大速度;
(2)利用该装置使医药物资以最大安全速度匀速下降,求此时电阻R两端的电势差;
(3)若医药物资的质量m=60kg,应如何设置可调电阻R的阻值?
(4)试推导质量为m的医药物资在匀速下降时,金属杆EF所受安培力与重力的大小关系。
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汶川大地震后,为解决灾区群众的生活问题,党和国家派出大量直升飞机空投救灾物资。有一直升机悬停在空中向地面投放装有物资的箱子,如图所示,设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中 箱子始终保持图示姿态,在箱子下落过程中,下列说法正确的是 ( )
A.箱内物体对箱子底部始终没有压力
B.箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大
C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力
而“飘起采”
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汶川大地震后,为解决灾区群众的生活问题,党和国家派出大量直升机空投救灾物资.有一直升机悬停在空中向地面投放装有物资的箱子,如右图所示.设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态.在箱子下落过程中,下列说法正确的是( )
A.箱内物体对箱子底部始终没有压力
B.箱子刚投下时,箱内物体受到的支持力最大
C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”
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“抗震救灾,众志成城”,2008年5月15日成都军区向汶川等灾区空投包括5万份干粮、2.5万双军用胶鞋、0.5万床棉被在内的救灾物资.直升飞机沿水平方向匀速飞往救灾物资集结地.图示为悬挂着m=500kg空箱的悬索与竖直方向的夹角θ1=45º;而直升机载上救灾物资飞往灾区时,加速度沿水平方向,大小稳定在a=1.5m/s2,悬索与竖直方向的夹角θ2=14º.若空气阻力大小不变,且忽略悬索的质量.(重力加速度g=10m/s2,tan14 º=0.25)
试求:
1.空气阻力的大小;
2.箱中救灾物资的质量.
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2014年8月3日我国云南鲁甸发生里氏6.5级地震,为救援灾区人民,要从悬停在空中的直升机上投放救灾物资,每箱救灾物资的质量为20 kg,设箱子承受的地面冲击力大小为1 000 N,箱子与地面的作用时间为0.5 s,已知当地的重力加速度g=10 m/s2,不计空气阻力,试求:
(1)与地面作用时,箱子的加速度是多少?
(2)为保证救灾物资安全落地,飞机投放物资时的高度不应超过多少米?
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