Question

（18分）當(dāng)物體從高空下落時(shí)，所受阻力會(huì)隨物體的速度增大而增大，因此經(jīng)過(guò)下落一段距離后將勻速下落，這個(gè)速度稱(chēng)為此物體下落的收尾速度。研究發(fā)現(xiàn)，在相同環(huán)境條件下，球形物體的收尾速度僅與球的半徑和質(zhì)量有關(guān)，g取10m/s²。下表是某次研究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

小球編號(hào)                                     A                  B                  C                  D                  E

小球的半徑（×10^－3m）          0.5               0.5               1.5               2                  2.5

小球的質(zhì)量（×10^－6kg）         2                  5                  45                40                100

小球的收尾速度（m/s）         16                40                40                20                32

（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，求出B球與C球在達(dá)到終極速度時(shí)所受阻力之比。

（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，歸納出球型物體所受阻力f與球的收尾速度大小及球的半徑的關(guān)系（寫(xiě)出有關(guān)表達(dá)式、并求出比例系數(shù)）。

（3）現(xiàn)將C號(hào)和D號(hào)小球用輕質(zhì)細(xì)線連接，若它們?cè)谙侣鋾r(shí)所受阻力與單獨(dú)下落時(shí)的規(guī)律相同，讓它們同時(shí)從足夠高的同一高度下落，試求出它們的收尾速度，并判斷它們落地的順序（不需要寫(xiě)出判斷理由）。

 

Answer 1

【答案】

（1）1:9；（2）    k＝5Ns/m³；（3）v＝27.2m/s；C球先落地

【解析】

試題分析：（1）　球在達(dá)到終極速度時(shí)為平衡狀態(tài)，有f ＝mg

則　　f_B：f_C ＝m_B :m_C

帶入數(shù)據(jù)得　　f_B：f_C＝1:9

（2）由表中A、B球的有關(guān)數(shù)據(jù)可得，阻力與速度成正比；即　　

由表中B、C球有關(guān)數(shù)據(jù)可得，阻力與球的半徑的平方成正比，即

得　    k＝5Ns/m³

（3）將C號(hào)和D號(hào)小球用細(xì)線連接后，其收尾速度應(yīng)滿足   m_Cg＋m_Dg＝f_C ＋f_D

即　m_Cg＋m_Dg＝kv(r_C²＋r_D²)

代入數(shù)據(jù)得　　v＝27.2m/s

比較C號(hào)和D號(hào)小球的質(zhì)量和半徑，可判斷C球先落地．

考點(diǎn)：直線運(yùn)動(dòng)、受力分析、共點(diǎn)力平衡