设雨点下落过程受到的空气阻力与雨点的横截面积S成正比,与雨点下落的速度v的平方成正比,即f=kSv2(其中k为比例系数).雨点接近地面时近似看做匀速直线运动,重力加速度为g.若-物理

题目简介

设雨点下落过程受到的空气阻力与雨点的横截面积S成正比,与雨点下落的速度v的平方成正比,即f=kSv2(其中k为比例系数).雨点接近地面时近似看做匀速直线运动,重力加速度为g.若-物理

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设雨点下落过程受到的空气阻力与雨点的横截面积S成正比,与雨点下落的速度v的平方成正比,即f=kSv2(其中k为比例系数).雨点接近地面时近似看做匀速直线运动,重力加速度为g.若把雨点看做球形,其半径为r,球的体积为
4
3
πr3,设雨点的密度为ρ,求:(1)每个雨点最终的运动速度vm(用ρ、r、g、k表示);(2)雨点的速度达到
1
2
vm时,雨点的加速度a为多大(用g表示)?
题型:问答题难度:中档来源:宿迁三模

答案

(1)当f=mg时,雨点达到最终速度vm,则
kS
v2m
=mg


kS
v2m
=ρclass="stub"4
3
πr3g

解得
vm=
class="stub"4ρrg
3k
           
即每个雨点最终的运动速度
class="stub"4ρrg
3k
.                                  
(2)由牛顿第二定律得:mg-f=ma

mg-kS(
vm
2
)
2
=ma

解得
mg-
kS
v2m
4
=ma

a=class="stub"3
4
g

即雨点的速度达到class="stub"1
2
vm时,雨点的加速度a为class="stub"3
4
g

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