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近几年,我国北方地区多次遭遇沙尘暴天气.现把沙尘上扬后的情况简化为如下情境:v为...

近几年,我国北方地区多次遭遇沙尘暴天气.现把沙尘上扬后的情况简化为如下情境:v为竖直向上的风速,沙尘颗粒被扬起后悬浮在空中(不动),这时风对沙尘的作用力相当于空气不动而沙尘以速度v向下时所受的阻力,此阻力可表示为:f=aρAv2,其中a为一系数,A为沙尘颗粒截面积,ρ为空气密度.计算结果取两位有效数字.
(1)若沙粒的密度ρs=2.8×103㎏/m3,沙尘颗粒为球形,半径r=2.5×10-4m,地球表面处空气密度ρ=1.25㎏/m3,a=0.45,试估算在地面附近沙尘扬起的v值.
(2)假定空气密度ρ随高度h的变化关系为ρ=ρ(1-Ch),其中ρ为h=0处的空气密度,C为一常数,C=1.2×10-4/m-1,试估算当v=9.0m/s时扬尘的最大高度.(不考虑重力加速度随高度的变化,g取10m/s2
(1)在地面附近,沙尘扬起要能悬浮在空中,则空气阻力至少应与重力平衡.应用平衡条件列式即可. (2)设出最大高度h,表示出此处空气密度,再由平衡条件列式计算即可. 【解析】 (1)在地面附近,沙尘扬起要能悬浮在空中,则空气阻力至少应与重力平衡.即: …① 式中A=πr2 …② m=…③ 由①②③式得: ,代入数据得: v1≈4.0m/s (2)设最大高度h,此处空气密度ρh,则:ρh=ρ(1-ch)…④ 又:=mg…⑤ 由②③④⑤式可解得: h=,代入数据得: h≈6.7×103m 答:(1)地面附近沙尘扬起的v值为:4.0m/s (2)当v=9.0m/s时扬尘的最大高度为:6.7×103m
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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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