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科研人员乘气球进行科学考察.气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为900kg,在空中停留一段时间后,科研人员发现气球因漏气而下降,及时堵住.堵住时气球下降速度为l m/s,且做匀加速运动,4s内下降了12m.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度 g=10m/s2,求至少抛掉多重的压舱物才能阻止气球加速下降.
分析:气球因漏气导致其浮力变小,所以气球做向下匀加速运动,为了阻止加速下降,因此抛掉压舱物体,减少重力,确保安全.在此过程中,已知时间、下降的位移、初速度,由运动学公式可求出加速度,再由牛顿第二定律可得抛掉的重物.
解答:解:设漏气后气球所受浮力为F,加速下降的加速度为a.
由s=v0t+
1
2
t2
得a=
2(s-v0t)
t2
=1m/s2
由牛顿第二定律得:mg-F=ma            
                F=m(g-a)=8100N          
抛掉的压舱物的重量为△G=mg-F=ma=900N  
答:至少抛掉900N重的压舱物才能阻止气球加速下降.
点评:本题结合实际情景来将运动与力学题目相结合起来,主要让学生掌握如何由运动去求力的问题的方法.注意最后还要用原来的重力减去现在的重力.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?马鞍山一模)科研人员乘气球进行科学考察,气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为900kg.在空中停留一段时间后,科研人员发现气球因漏气而下降,便采取措施及时堵住.堵住时气球下降速度为1m/s,且做匀加速运动,4s内下降了12m.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)漏气后气球下降的加速度
(2)漏气后气球所剩浮力
(3)至少抛掉质量为多少的压舱物才能阻止气球加速下降.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2008?海南)科研人员乘气球进行科学考察.气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990kg.气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降,及时堵住.堵住时气球下降速度为l m/s,且做匀加速运动,4s内下降了12m.为使气球安全着陆,向舷外缓慢抛出一定的压舱物.此后发现气球做匀减速运动,下降速度在5分钟内减少了3m/s.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度 g=9.89m/s2,求抛掉的压舱物的质量.

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科目:高中物理 来源: 题型:

科研人员乘气球进行科学考察.气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990kg.气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降,及时堵住.堵住时气球下降的速度为1m/s,且做匀加速运动,4s内下降了12m.为使气球安全着陆,向舱外缓慢抛出一定的压舱物.此后发现气球做匀减速运动,下降速度在5分钟内减少3m/s.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度g=9.89m/s2,则抛出压舱物前,气球的加速度为
 
m/s2;抛掉的压舱物的质量为
 
kg.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(08年海南卷)科研人员乘气球进行科学考察,气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990 kg。气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降,及时堵住。堵住时气球下降速度为1 m/s,且做匀加速运动,4 s内下降了12 m。为使气球安全着陆,向舱外缓慢抛出一定的压舱物。此后发现气球做匀减速运动,下降速度在5分钟内减少3 m/s。若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度g=9.89 m/s2,求抛掉的压舱物的质量。

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