Question

3．科研人員乘氣球進行科學考察，氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質量為990kg，氣球在空中停留一段時間后，發(fā)現(xiàn)氣球漏氣而下降，及時堵住．堵住時氣球下降的速度為1m/s，且做勻加速運動，4s內下降了12m，已知氣球安全著陸的速度為2m/s，為使氣球安全著陸，向艙外緩慢拋出重101kg的重物，若空氣阻力和泄露氣體的質量可忽略，重力加速度g取9.89m/s²，求拋掉重物后氣球達到安全著陸速度的時間．

Answer 1

分析 根據(jù)勻加速4s內位移求出加速度大小和4s后的速度大小，根據(jù)牛頓第二定律求出氣球的浮力和拋出重物后的加速度大小，進而根據(jù)運動學公式求出減速時間．

解答 解：設初始總重量為M，4s內的加速度為a，初速度為v=1m/s，氣球所受浮力為F，拋出物體后的總質量為m=990-101=889kg，
則4s內的位移為：s=vt+$\frac{1}{2}$at²
代入數(shù)據(jù)解得：a=1m/s²
此時速度為：v′=v+at=1+1×4=5m/s
對整體受力分析：Mg-F=Ma
代入數(shù)據(jù)解得：F=8801.1N
則拋出重物后的加速度：${a}_{1}=\frac{mg-F}{m}$=$\frac{889×9.89-8801.1}{889}=-0.01m/{s}^{2}$
拋掉重物后氣球達到安全著陸速度的時間：t′=$\frac{{v}_{安}-v′}{{a}_{1}}=\frac{2-5}{-0.01}=300s$
答：拋掉重物后氣球達到安全著陸速度的時間為300s．

點評 本題結合實際情景來將運動與力學題目相結合起來，主要讓學生掌握如何由運動去求力的問題的方法．