在广场游玩时,一个小孩将一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上,并将小石块放置于水平地面上.已知小石块的质量为m。,气球(含球内氢气)的质量为m2,气球体积为V,空气密

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

在广场游玩时,一个小孩将一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上,并将小石块放置于水平地面上.已知小石块的质量为m。,气球(含球内氢气)的质量为m2,气球体积为V,空气密度为ρ(Vρ均视作不变量),风沿水平方向吹,风速为υ.已知风对气球的作用力f =Ku(式中K为一已知系数,u为气球相对空气的速度).开始时,小石块静止在地面上,如图所示.                            

小题1:若风速υ在逐渐增大,小孩担心气球会连同小石块一起被吹离地面,试判断是否会出现这一情况,并说明理由.
小题2:若细绳突然断开,已知气球飞上天空后,在气球所经过的空间中的风速υ保持不变量,求气球能达到的最大速度的大小.

◎ 答案


小题1:不会
小题2:

◎ 解析


小题1:将气球和小石块作为一个整体:在竖直方向上,气球(包括小石块)受到重力G、浮力F
和地面支持力N的作用,
据平衡条件有   N = (m1+m2)g —ρgV                                       ①
由于式中N、,是与风速υ无关的恒力,故气球会连同小石块不会一起被吹离地面.
小题2:气球的运动可分解成水平方向和竖直方向的两个分运动,达最大速度时
气球在水平方向做匀速运动,有
υx=υ                             ②
气球在竖直方向做匀速运动,有    
m2g+kυy =ρgV                            ③
气球的最大速度                     
υm=                          ④
联立求解得                  
                      ⑤

◎ 知识点

    专家分析,试题“在广场游玩时,一个小孩将一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上,并将小石块放置于水平地面上.已知小石块的质量为m。,气球(含球内氢气)的质量为m2,气球体积为V,空气密…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】  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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