题目内容
【题目】使用无人机植树时,为保证树种的成活率,将种子连同营养物质包进一个很小的荚里。播种时,在离地面10m高处、以15m/s的速度水平匀速飞行的无人机中,播种器利用空气压力把荚以5m/s的速度(相对播种器)竖直向下射出,荚进入地面下10cm深处完成一次播种。已知荚的总质量为20g,不考虑所受大气阻力及进入土壤后重力的作用,取g=10m/s2,则( )
A. 射出荚的过程中,播种器对荚做的功为2.5J
B. 离开无人机后,荚在空中运动的时间为2s
C. 土壤对荚冲量的大小为![]()
D. 荚在土壤内受到平均阻力的约为32N
【答案】D
【解析】
播种器利用空气压力把荚以5m/s的速度(相对播种器)竖直向下射出,该过程中播种器对荚做的功转化为荚的动能:
.故A错误;离开无人机后,荚做斜下抛运动,竖直方向:
,代入数据可得:t=1s(t=-2s不符合题意);故B错误;荚离开无人机时的速度:
,设荚到达地面的速度为v,则:
,代入数据可得:v=15
m/s,不考虑重力的作用,则土壤对荚冲量的大小等于荚的动量的变化,大小为:|I|=|△P|=mv=20×103×15
=0.3
kgm/s。故C错误;荚的初速度为15m/s,到达地面的速度为15
m/s,由几何关系可知,荚到达地面的速度方向与水平方向之间的夹角为45°;荚能进入地面下10cm,则荚相对于地面的位移大小为:s=
d=10×102×
=0.1
m;不计重力,根据动能定理可得:-Fs=0-
mv2,代入数据可得:F=22.5
N≈32N.故D正确。
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