Question

一個質量為24kg的氣象氣球，以20m/s的速度勻速上升，當氣球上升到某高度時掉下一個4.0kg的重物，經過3s 后氣球和重物之間的距離是多少？（氣球所受浮力始終不變）

Answer 1

分析：重物掉下后做豎直上拋運動，根據位移公式x=v0t-

1

2

gt2，可求出經過3s后重物與脫落點的位移．氣球原來做勻速直線運動，重物掉下后，浮力不變，將向上做勻加速運動，由牛頓第二定律求出加速度，再由位移公式求出經過3s后氣球與脫落點的位移，即可得到經過3s 后氣球和重物之間的距離．

解答：解：重物掉下后做豎直上拋運動，經過3s后重物的位移為x₁=v0t-

1

2

gt2=20×3-

1

2

×10×32=15m
重物掉下后氣球的加速度為a=

F

m

=

m物g

m球

=

4×10

20

=2m/s²
此過程，氣球的位移為x₂=v₀t+

1

2

at2=20×3+

1

2

×2×3²=69m
故經過3s 后氣球和重物之間的距離為s=x₂-x₁=54m
答：經過3s 后氣球和重物之間的距離是54m．

點評：本題在明確兩個物體運動情況的基礎上，運用牛頓第二定律和運動學公式結合求解，屬于中檔題．