题目内容
【题目】质量为1kg的小型无人机下面悬挂着一个质量为0.5kg的小物块,正以2m/s的速度匀速下降,某时刻悬绳断裂小物块竖直下落,小物块经过2s落地,己知无人机运动中受到的空气阻力大小始终为其自身重力的0.1倍,无人机的升力始终恒定,不计小物块受到的空气阻力,重力加速度为10m/s2,求当小物块刚要落地时:
(1)无人机的速度;
(2)无人机离地面的高度;
(3)从物块下落开始到落地,无人机的重力所做的功。
【答案】(1)4.8m/s;方向竖直向上(2)27.44m; (3)-34.4J
【解析】
(1)设无人机的升力为F,匀速下降时有:
F+0.1Mg=(M+m)g
求得:
F=14N
悬绳断裂后,无人机先向下做匀减速运动,设加速度大小为a1.则有:
F+0.1Mg-Mg=Ma1。
解得:
a1=5m/s2。
运动到速度为零时,需要时间的时间为:
然后无人机向上做加速运动,设加速度大小为a2.则有:
F-0.1Mg-Mg=Ma2。
解得:
a2=3m/s2。
再经过t2=1.6s时无人机的速度为:
v1=a2t2=4.8m/s
方向竖直向上。
(2)小物块从无人机上刚脱落时,离地的高度为:
解得:
h=24m
小物块脱落后,无人机下落的高度为:
后在t2=1.6s内上升的高度为:
因此,当小物块刚要落地时,无人机离地面的高度为:
H=h-h1+h2=27.44m
(3)在此过程中,无人机先下降0.4m后上升3.84m,则无人机的重力做功:
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