Question

2．物體在流體（氣體或液體）中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到阻力作用，該阻力叫做流體阻力． 流體阻力大小與物體運(yùn)動(dòng)速度大小有關(guān)，速度越大，阻力越大，流體阻力大小還跟物體的橫截面積有關(guān)，橫截面積越大，阻力越大；此外，流體阻力跟物體的形狀有關(guān)，頭圓尾尖（這種形狀通常叫做流線型）的物體受到的阻力較小．物體（例如雨滴）從高空由靜止下落，速度會(huì)越來越大，所受阻力也越來越大，下落一段距離后，將以某一速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)，這個(gè)速度通常被稱為收尾速度．根據(jù)以上資料分析回答：
（1）雨滴在高空形成后從靜止開始下落后，速度越來越大是由于重力大于阻力．（填“大于”“等于”或“小于”）
（2）雨滴下落一段距離后，以某一速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)．這是由于隨著雨滴速度的增大，受到的阻力也隨之增大，當(dāng)雨滴受到的阻力等于重力時(shí)（填“大于”“等于”或“小于”）．雨滴開始勻速下落．
（3）當(dāng)雨滴勻速下落時(shí)，雨滴減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
（4）假設(shè)雨滴下落時(shí)的阻力與雨滴速度的平方成正比，即F_阻=kv²，其中K=1×10^-4N/（m/s）²，則一個(gè)質(zhì)量為0.25g的雨滴下落時(shí)的收尾速度約為5m/s．（g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）物體運(yùn)動(dòng)加快，說明合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同；
（2）物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受平衡力的作用；
（3）雨滴下落過程中克服阻力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（4）根據(jù)阻力等于重力，將已知條件代入便可求出v．

解答 解：（1）雨滴在高空形成后從靜止開始下落后，由于開始重力大于阻力，合力方向向下，所以速度越來越大；
（2）雨滴下落過程中，當(dāng)雨滴受到的阻力等于重力時(shí)，雨滴的速度不再改變，開始做勻速運(yùn)動(dòng)；
（3）當(dāng)雨滴勻速下落時(shí)，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減少，雨滴減少的機(jī)械能因?yàn)榭朔�阻力轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（4）由題意知，當(dāng)雨滴下落到收尾速度時(shí)，阻力F_阻=G=mg=0.25×10^-3kg×10N/kg=2.5×10^-3N；
由F_阻=kv²得，v=$\sqrt{\frac{{F}_{阻}}{k}}$=$\sqrt{\frac{2.5×1{0}^{-3}N}{1×1{0}^{-4}N/（m/s）^{2}}}$=5m/s．
故答案為：（1）大于；（2）等于；（3）內(nèi)；（4）5．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，二力平衡條件的應(yīng)用及對(duì)新知識(shí)的應(yīng)用能力，關(guān)鍵能夠搞清雨滴下落過程中所受力的變化及狀態(tài)的變化關(guān)系．