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从高空下落的物体,速度会越来越快,而所受空气阻力也会随速度的增大而增大,因此物体...

从高空下落的物体,速度会越来越快,而所受空气阻力也会随速度的增大而增大,因此物体下落一段距离后将以某一速度作匀速运动,通常把这个速度称为收尾速度.例如雨滴从高空下落后越来越快,但在接近地面时作匀速运动.
研究发现,在相同环境条件下,空气对不同材质的球形物体的阻力与球的半径和球的速度都有关系,下表为某次研究的实验数据
小球编号12345
小球质量(g)254540
小球半径(cm)0.50.51.524
小球收尾速度(m/s)16404020
(1)小明通过比较______号小球得出结论:相同半径的小球,质量大的收尾速度也大.
(2)编号为4号的小球,当小球受到的阻力最大时的速度为______m/s,此时小球受到的阻力为______N,依据的原理是______.(g=10N/kg)
(3)小明通过比较表格中4、5号小球的数据得出:小球的收尾速度除了与小球的质量有关,还与小球的半径有关.请给5号小球的质量设置合适的数据并对其收尾速度进行合理的推测,填入表格中.
当编号为1和2的小球进行对比时,发现两者半径相同,质量不同,收尾速度也不同.分析其中规律. 当物体处于平衡状态时,所受的力就是平衡力.平衡力的特点之一是两个力大小相等. 根据表格数据可得,质量越大的小球收尾速度越大. 当物体做匀速直线运动时,所受空气阻力也会随速度的增大而增大,此时物体受到的是平衡力,即重力与空气阻力大小相等. 本题的最后一问需要利用控制变量法,只改变小球的半径,分析收尾速度. 【解析】 (1)从表格数据中可得:小球1和小球2半径相同,质量大的收尾速度也大. (2)因为4号小球在接近地面时作匀速运动,所受空气阻力也会随速度的增大而增大,所以最大速度为20m/s. 小球重力G=mg=0.04kg×10N/kg=0.4N 小球处于平衡状态,根据二力平衡条件,所受重力与阻力相等,都是0.4N. (3)根据控制变量法,可以让4号和5号小球质量相等,都是40g,只改变小球半径.半径越大,小球收尾速度越小.所以5号小球的收尾速度大约在小于20m/s的范围内. 故答案为: (1)1、2 (2)20;0.4;二力平衡 (3)40;小于20m/s.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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