如图所示,一质量为m的氢气球用细绳拴在地面上,地面上空风速水平且恒为v0,球静止时绳与水平方向夹角为α。某时刻绳突然断裂,氢气球飞走,已知氢气球在空气中运动时所受到的

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 共点力的平衡/2022-10-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一质量为m的氢气球用细绳拴在地面上,地面上空风速水平且恒为v0,球静止时绳与水平方向夹角为α。某时刻绳突然断裂,氢气球飞走,已知氢气球在空气中运动时所受到的阻力f正比于其相对空气的速度v,可以表示为f=kv(k为已知的常数),则:
(1)氢气球受到的浮力为多大?
(2)绳断裂瞬间,氢气球加速度为多大?
(3)一段时间后氢气球在空中做匀速直线运动,其水平方向上的速度与风速v0相等,求此时气球速度大小(设空气密度不发生变化,重力加速度为g)。

◎ 答案

解:(1)气球静止时受力如图所示,设细绳的拉力为T,由平衡条件得
Tsinα+mg-F=0
Tcosα=kv0
解得
F=kv0tanα+mg
(2)细绳断裂瞬间,气球所受合力大小为T,则加速度大小为
解得
(3)设气球匀速运动时,相对空气竖直向上速度vy,则有kvy+mg-F=0
解得vy=v0tanα
气球相对地面速度大小
解得

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一质量为m的氢气球用细绳拴在地面上,地面上空风速水平且恒为v0,球静止时绳与水平方向夹角为α。某时刻绳突然断裂,氢气球飞走,已知氢气球在空气中运动时所受到的…”主要考查了你对  【共点力的平衡】,【牛顿运动定律的应用】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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