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如图1所示,在2010上海世博会上,拉脱维亚馆的风洞飞行表演,令参观者大开眼界,最吸引眼球的就是正中心那个高为H=10m,直径D=4m的透明“垂直风洞”。风洞是人工产生和控制的气流,以模拟飞行器或物体周围气体的流动。在风力作用的正对面积不变时,风力F=0.06v2(v为风速)。在本次风洞飞行上升表演中,表演者的质量m=60kg,为提高表演的观赏性,控制风速v与表演者上升的高度h间的关系如图2所示。g=10 m/s2。求:

(1)表演者上升达最大速度时的高度h1

(2)表演者上升的最大高度h2

(3)为防止停电停风事故,风洞备有应急电源,若在本次表演中表演者在最大高度h2时突然停电,为保证表演者的人身安全,则留给风洞自动接通应急电源滞后的最长时间tm(设接通应急电源后风洞一直以最大风速运行)

答案

 (1)由图2可知

即风力

当表演者在上升过程中的最大速度vm时有

代入数据得m

(2)对表演者列动能定理得

h成线性关系,风力做功

代入数据化简得m

(3)当应急电源接通后以风洞以最大风速运行时滞后时间最长,表演者减速的加速度为

m/s2

表演者从最高处到落地过程有

代入数据化简得 s0.52s

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