Question

一个质量为24kg的气象气球，以20m/s的速度匀速上升，当气球上升到某高度时掉下一个4.0kg的重物，经过3s 后气球和重物之间的距离是多少？（气球所受浮力始终不变）

Answer 1

分析：重物掉下后做竖直上抛运动，根据位移公式x=v0t-

1

2

gt2，可求出经过3s后重物与脱落点的位移．气球原来做匀速直线运动，重物掉下后，浮力不变，将向上做匀加速运动，由牛顿第二定律求出加速度，再由位移公式求出经过3s后气球与脱落点的位移，即可得到经过3s 后气球和重物之间的距离．

解答：解：重物掉下后做竖直上抛运动，经过3s后重物的位移为x₁=v0t-

1

2

gt2=20×3-

1

2

×10×32=15m
重物掉下后气球的加速度为a=

F

m

=

m物g

m球

=

4×10

20

=2m/s²
此过程，气球的位移为x₂=v₀t+

1

2

at2=20×3+

1

2

×2×3²=69m
故经过3s 后气球和重物之间的距离为s=x₂-x₁=54m
答：经过3s 后气球和重物之间的距离是54m．

点评：本题在明确两个物体运动情况的基础上，运用牛顿第二定律和运动学公式结合求解，属于中档题．