元宵佳节，我市在东湖燃放起美丽的焰火．按照设计要求，装有焰火的礼花弹从专用炮筒中竖直向上射出后，在3s末到达离地面54m的最高点，随即炸开，构成各种美丽的图案．假设礼花

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

元宵佳节，我市在东湖燃放起美丽的焰火．按照设计要求，装有焰火的礼花弹从专用炮筒中竖直向上射出后，在3s末到达离地面54m的最高点，随即炸开，构成各种美丽的图案．
假设礼花弹上升过程中只受重力和空气阻力，且空气阻力大小不变，g取10m/s2．求：
（1）礼花弹从炮筒中射出时的初速度大小v0
（2）礼花弹上升时所受阻力大小与自身重力大小的比值k
（3）若某礼花炮爆炸过程中，所有碎片均以大小为20m/s的速度向各个方向抛出，在不计碎片所受的空气阻力的条件下，问：碎片在空中组成什么图形，并求竖直向上抛出的碎片经过多长时间返回地面（结果保留两位有效数值）．

◎ 答案

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炮筒 焰火 礼花弹 礼花 大小
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    v
    2
    t    得
    v=
    2h
    t
    =
    2×54
    3
    m/s=36m/s
    （2）礼花炮上升过程的加速度为：a=
    v
    t
    =
    36
    3
    m/s2=12m/s2
    由牛顿第二定律可得：ma=mg+f
    即：f=m（a-g）
    所以阻力大小与自身重力大小的比值为：k=
    f
    mg
    =
    m(a-g)
    mg
    =
    1
    5

    （3）碎片在空中形成的图形为球形
    碎片上升过程有：t1=
    v′
    g
    =
    20
    10
    s=2.0s
    此过程碎片继续上升的高度为 h′=
    v′
    2
    t1=
    20
    2
    ×2.0m=20m
    下落时间为：h+h′=
    1
    2
    g
    t22

    所以t2=

    2(h+h′)
    g
    =

    2(54+20)
    10
    s=3.8s
    总时间为t=t1+t2=（2.0+3.8）s=5.8s
    答：（1）礼花弹从炮筒中射出时的初速度大小为36m/s；
    （2）礼花弹上升时所受阻力大小与自身重力大小的比值为1：5；
    （3）碎片在空中组成球形，竖直向上抛出的碎片经过5.8s返回地面．
    如图所示，一质量为m、带电量为q的物体处于场强按E=E0-kt（E0、k均为大于零的常数，取水平向左为正方向）变化的电场中，物体与竖直墙壁间动摩擦因数为μ，当t=0时刻物体处于静止
    如图所示，一质量为m、带电量    		酒后驾驶会导致许多安全隐患，是因为驾驶员的反应时间变长，反应时间是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间．下表中“思考距离”是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间内汽车行
    酒后驾驶会导致许多安全隐患    		如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，下列传述正确的是（）A．小球的速度一直减小B．小球的加速度先减小后增大C．小球的加
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    如图所示，一个质量m=20kg的    		如图，纸面内有E、F、G三点，∠GEF=30°，∠EFG=135°．空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．先使带有电荷量为q（q＞0）的点电荷a在纸面内垂直于EF从F点射出，
    如图，纸面内有E、F、G三点，
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