问题 问答题

以5米/秒匀速上升的气球,当升到20米高时,从气球上落下一小球,小球的质量为500克,小球在运动过程中遇到的阻力是0.1牛,求经过多长时间到达地面

答案

2.6秒

小球在离开气球前,随气球一起向上做匀速直线运动。离开气球后,由于重力和阻力的作用,小球做匀减速直线运动上升,其初速度为5米/秒,其加速度由于重力和阻力二力之和而产生(如图1)

小球达到最高点后,将做初速度为零的匀加速运动下落,其加速度由于重力和阻力二力之差而产生(如图2)根据牛顿第二定律,小球在上升过程中有: 

mg + f=ma1, --(1分)

 

 (1分)

再由运动公式得上升高度及上升时间:

 (1分)

   (1分)

(以上两式以向上为正,a向下,所以a=-10米/秒2,h为正,说明h1向上)

小球从最高点下落的过程中,由牛顿第二定律得

   (1分)

  (1分)

又由于下落高度h2=h1+H0=1.25米+20米=21.25米,再由运动学公式得   

   (1分)

所以小球从离开气球到到达地面所用时间秒t=t1+t2=2.6秒。   (1分)

单项选择题
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