为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系,小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”,如图所示.在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”,“A鱼”竖直下潜hA后速

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

为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系,小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”,如图所示.在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”,“A鱼”竖直下潜hA后速度减小为零,“B鱼”竖直下潜hB后速度减小为零.“鱼”在水中运动时,除受重力外,还受到浮力和水的阻力.已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的
10
9
倍,重力加速度为g,“鱼”运动位移值远大于“鱼”的长度.假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定,空气阻力不计.求:
(1)“A鱼”入水瞬间的速度VA
(2)“A鱼”在水中运动时所受阻力fA
(3)“A鱼”和“B鱼”在水中运动时所受阻力之比fA:fB

◎ 答案

(1)A鱼入水前做自由落体运动,根据速度位移公式,有:
v2A1
=2gH

解得:
vA1=

2gH

(2)A鱼入水后,受重力、浮力和阻力,根据动能定理,有:
mghA-fAhA-FhA=0-
1
2
m
v2A1

其中:F=
10
9
mg

解得:
fA=(
H
hA
-
1
9
)mg

(3)同理
fB=(
H
hB
-
1
9
)mg

解得
fA
fB
=
(9H-hA)hB
(9H-hB)hA

答:(1)“A鱼”入水瞬间的速度为

2gH

(2)“A鱼”在水中运动时所受阻力为(
H
hA
-
1
9
)mg

(3)“A鱼”和“B鱼”在水中运动时所受阻力之比
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