在广场游玩时，一个小孩将一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上，并将小石块放置于水平地面上．已知小石块的质量为m。，气球(含球内氢气)的质量为m2，气球体积为V

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在广场游玩时，一个小孩将一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上，并将小石块放置于水平地面上．已知小石块的质量为m。，气球(含球内氢气)的质量为m₂，气球体积为V，空气密度为ρ(V和ρ均视作不变量)，风沿水平方向吹，风速为υ．已知风对气球的作用力f =Ku(式中K为一已知系数，u为气球相对空气的速度)．开始时，小石块静止在地面上，如图所示．

小题1:若风速υ在逐渐增大，小孩担心气球会连同小石块一起被吹离地面，试判断是否会出现这一情况，并说明理由．
小题2:若细绳突然断开，已知气球飞上天空后，在气球所经过的空间中的风速υ保持不变量，求气球能达到的最大速度的大小．

答案

小题1:不会
小题2:

解析

小题1:将气球和小石块作为一个整体：在竖直方向上，气球(包括小石块)受到重力G、浮力F
和地面支持力N的作用，
据平衡条件有   N = (m₁+m₂)g —ρgV                                       ①
由于式中N、，是与风速υ无关的恒力，故气球会连同小石块不会一起被吹离地面．
小题2:气球的运动可分解成水平方向和竖直方向的两个分运动，达最大速度时
气球在水平方向做匀速运动，有
υ_x=υ                             ②
气球在竖直方向做匀速运动，有
m₂g+kυ_y=ρgV                            ③
气球的最大速度
υ_m=

④
联立求解得

⑤

举一反三

交通部门规定汽车在市区某些街道行驶速度不得超过v_m＝30km/h．一辆汽车在该水平路段紧急刹车时车轮抱死，沿直线滑行一段距离后停止，交警测得车轮在地面上滑行的轨迹长s_m＝10m．从手册中查出该车轮与地面间的动摩擦因数为μ＝0.72，取g＝10m/s²．
小题1:试通过计算，判断该汽车是否违反规定超速行驶．
小题2:目前，有一种先进的汽车制动装置，可保证车轮在制动时不被抱死，使车轮仍有一定的滚动，安装了这种防抱死装置的汽车，在紧急刹车时可获得比车轮抱死更大的制动力，从而使刹车距离大大减小．假设安装防抱死装置的汽车刹车刹车时的制动力恒为F，驾驶员的反应时间为t，汽车的质量为m，汽车刹车前匀速行驶的速度为v，试推出驾驶员发现情况后紧急刹车时的安全距离s的表达式(用上述已知物理量F、t、m、v表示)．

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在光滑的水平轨道上有两个半径都是r的小球A和B，质量分别为m和2m，如图2-6所示，当两球心间的距离大于L（L比2r大的多）时，两球间不存在相互作用力；当两球心间的距离等于或小于L时,两球间存在相互作用的恒定斥力F,现A球从远离B球处以速度V₀沿两球心连接向原来静止的B球运动，欲时两球不发生接触，V₀必须满足的条件？

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两个人要将质量

的货物装进离地面离

的卡车车厢内，他们找到一个长为L=5m的斜面，但是没有其他更多可借助的工具。假设货物在接触面上滑动时所受的摩擦阻力恒为货物的重力的0.12倍，两人的最大推力各为800N，他们能否将货物直接推进车厢？你能否帮他们将此方案加以改进，设计一个可行的方案？

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如图所示，皮带的速度是3m/s，两轴心距离s=4.5m，现将m=1kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数为μ=0.15。电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：
（1）物体匀加速运动的时间t，这段时间里物体和传送带分别前进的位移S₁、S₂；
（2）由于摩擦产生的内能Q。

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一物体以一定的初速度，沿倾角可在0—90°之间任意调整的木板向上滑动，设它沿木板向上能达到的最大位移为x。若木板倾角不同时对应的最大位移x与木板倾角α的关系如图所示。g取10m/s².求：
（1）物体初速度的大小v₀。
（2）物体与木板间的动摩擦因数为μ。
（3）当α=60°时，它沿木板向上能达到的最大位移为x？

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