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质量m=50kg的运动员,在一座高桥上做“蹦极”运动.他所用的弹性绳的劲度系数k=62.5N/m,自然长度为l=12m,弹性绳中的弹力与弹性绳的伸长量遵循胡克定律,设在整个运动过程中弹性绳都在弹性限度内.运动员从桥面上由静止自由下落,下落到最低点时(仍在空中),绳的弹性势能Ep=2×104J.不计空气阻力,取g=10m/s2.求:
(1)运动员下落的距离h为多少时达到最大速度.
(2)运动员到达最低点时的加速度a.
(1)达到最大速度时,弹力和重力平衡,故k(h-L)=mg   
解出h=20m   
(2)设下落的最大高度为h′,由机械能守恒定律:
mg h′=Ep    
解出h′=40m    
在最低点,由牛顿第二定律得:
K(h′-L)-mg=ma     
解得a=25m/s2
答:(1)运动员下落的距离h为20m时达到最大速度.
(2)运动员到达最低点时的加速度为25m/s2
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