已知雨滴下落过程中受到的空气阻力与雨滴下落速度的平方成正比,用公式表示为f=kv2.假设雨滴从足够高处由静止竖直落下,则关于雨滴在空中的受力和运动情况,下列说法正确的是( )A. 雨滴受到的阻力逐渐变小直至为零B. 雨滴受到的阻力逐渐变大直至不变C. 雨滴受到的合力逐渐变小直至为零,速度逐渐变小直至为零D. 雨滴受到的合力逐渐变小直至为零,速度逐渐变大直至不变
问题描述:
已知雨滴下落过程中受到的空气阻力与雨滴下落速度的平方成正比,用公式表示为f=kv2.假设雨滴从足够高处由静止竖直落下,则关于雨滴在空中的受力和运动情况,下列说法正确的是( )
A. 雨滴受到的阻力逐渐变小直至为零
B. 雨滴受到的阻力逐渐变大直至不变
C. 雨滴受到的合力逐渐变小直至为零,速度逐渐变小直至为零
D. 雨滴受到的合力逐渐变小直至为零,速度逐渐变大直至不变
答
AB、设雨滴的质量为m,所受的阻力为f,加速度为a.
雨滴下落过程中受到重力mg和空气阻力f的作用,根据牛顿第二定律得
mg-f=ma,又f=kv2.故:a═g−
=g−f m
;kv2
m
则知当速度v增大时,a减小,所以雨滴先加速度减小的变加速运动,后做匀速直线运动,此时空气阻力与重力平衡.
所以雨滴受到的阻力逐渐变大直至不变.故A错误,B正确;
CD、由于速度不断增加,故加速度不断减小;
即雨滴做加速度不断减小的加速运动,当加速度减为零时,速度达到最大;
阻力不断增加,故合力不断减小,最后减为零,雨滴匀速运动;故C错误,D正确;
故选:BD.
答案解析:分析雨滴下落过程中受力情况,根据牛顿第二定律得到加速度与速度的关系式,分析加速度的变化,判断雨滴的速度变化情况,确定雨滴的运动情况,即可知阻力的变化情况.
考试点:牛顿第二定律.
知识点:本题与汽车的起动过程类似,关键抓住空气阻力与速度的关系,根据牛顿第二定律分析雨滴的加速度如何变化.