题目内容

6.气球以6m/s的速度匀速上升,当升到离地面14.5m高时,气球上一质量为0.5kg的物体与气球脱离,物体再向上运动0.5s,速度减为0,设物体在运动过程中受到的空气阻力大小恒定,g取10m/s2,求:
(1)物体所受空气阻力大小;
(2)物体落地时速度大小.

分析 (1)研究物体与气球脱离后的运动过程,物体向上做匀减速运动,受到重力和空气阻力,根据速度时间公式求得加速度,再由牛顿第二定律求出空气阻力.
(2)根据位移公式求出物体与气球脱离后上升的高度,从而物体离地的最大高度.由牛顿第二定律求出物体下落时的加速度,由速度位移公式求物体落地时速度大小.

解答 解:(1)设物体所受空气阻力大小为f,物体与气球脱离后加速度大小为a.
根据速度公式得 0=v0-at,得 a=$\frac{{v}_{0}}{t}$=$\frac{6}{0.5}$=12m/s2
根据牛顿第二定律得 mg+f=ma
得 f=1N
(2)物体匀速上升的高度为 h1=14.5m
物体与气球脱离后上升的高度为 h2=$\frac{{v}_{0}t}{2}$=$\frac{6×0.5}{2}$=1.5m
设物体下落时加速度为a′,根据牛顿第二定律得:mg-f=ma′
得 a′=8m/s2
由v2=2a′(h1+h2)得物体落地时速度大小为:v=16m/s
答:(1)物体所受空气阻力大小是1N;
(2)物体落地时速度大小是16m/s.

点评 本题要分析清楚物体的运动过程,明确受力情况是解题的关键,应用牛顿第二定律与运动学公式可以解题.

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