Question

【題目】從高空下落的物體，速度會(huì)越來(lái)越快，而所受空氣阻力也會(huì)隨速度的增大而增大，因此無(wú)圖下落一段距離后將以某一速度勻速運(yùn)動(dòng)，通常把這個(gè)速度稱為收尾速度。例如雨滴從高空下落后越來(lái)越快，但在接近地面時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，在相同的環(huán)境下，空氣對(duì)不同材質(zhì)的球形物體的阻力與球的半徑和球的質(zhì)量都有關(guān)系，下表為某次研究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

小球編號(hào)	1	2	3	4	5
小球質(zhì)量（g）	2	5	45	40	40
小球半徑（cm）	0.5	0.5	1.5	2	4
小球收尾速度（m/s）	16	40	40	20	5

(1)小明通過(guò)比較1、2號(hào)小球得出結(jié)論：相同半徑的小球，質(zhì)量大的收尾速度______。（選填“大”或“小”）

(2)編號(hào)為4的小球，當(dāng)小球受到的阻力最大時(shí)，速度為______m/s。此時(shí)小球受到空氣的阻力為______N，依據(jù)的原理是______。（g=10N/kg）

(3)1號(hào)小球和3號(hào)小球在達(dá)到收尾速度時(shí)所受到阻力大小之比為______，當(dāng)小球以收尾速度下落時(shí)，其動(dòng)能將______（選填“變大”“變小”或“不變”）。

(4)小明通過(guò)比較表格中的數(shù)據(jù)得出：小球的收尾速度除了與小球的質(zhì)量有關(guān)，還與小球的半徑有關(guān)，且收尾速度與半徑的平方成______（選填“正”或“反”）比。

Answer 1

【答案】大 20 0.4 二力平衡 2:45 不變 反

【解析】

(1)[1]通過(guò)比較1、2號(hào)小球，編號(hào)1的小球質(zhì)量小于編號(hào)2，小球的半徑相等，收尾速度小球1小于小球2，所以可以得到的結(jié)論是：相同半徑的小球，質(zhì)量大的收尾速度大。

(2)[2]根據(jù)題意可知，從高空下落的物體，速度會(huì)越來(lái)越快，而所受空氣阻力也會(huì)隨速度的增大而增大，因此無(wú)圖下落一段距離后將以某一速度勻速運(yùn)動(dòng)，通常把這個(gè)速度稱為收尾速度。所以，編號(hào)為4的小球，當(dāng)小球受到的阻力最大時(shí)，速度為20m/s。

[3]此時(shí)小球4做勻速直線運(yùn)動(dòng)，阻力和重力相等，阻力為

[4]因?yàn)樵谪Q直方向上小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，阻力和重力大小相等、方向相反、作用在同一直線上，符合二力平衡的概念，所以，依據(jù)的原理是二力平衡。

(3)[5]根據(jù)二力平衡的概念，1號(hào)小球和3號(hào)小球在達(dá)到收尾速度時(shí)所受到阻力大小之比為

[6]動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)，所以當(dāng)小球以收尾速度下落時(shí)，其動(dòng)能將不變。

(4)[7]我們通過(guò)比較小球4和5可知，小球的收尾速度變?yōu)樵瓉?lái)的四分之一，小球半徑的平方變?yōu)樵瓉?lái)的四倍，所以，小球的收尾速度與半徑的平方成反比。