質(zhì)量為m的小球在重力和空氣阻力的共同作用下,在空中運(yùn)動(dòng),若小球在運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力大小與速度大小成正比,即f=kv,其中k為已知的常量,重力加速度為g,請回答以下問題:
?
(1)若小球在足夠高的位置由靜止開始下落,則:
a.小球下落過程中所能達(dá)到的最大速度為
;
b.若小球下落t時(shí)間后達(dá)到最大速度,則小球達(dá)到最大速度時(shí),下落的距離為
。
(2)若小球自距離地面高度為H的A點(diǎn)以水平速度v
0拋出,經(jīng)過一段時(shí)間t后落在地面上B點(diǎn),如圖a所示。由于有空氣阻力的存在,若想直接求出A、B兩點(diǎn)間的水平距離s和小球到達(dá)B點(diǎn)(但尚未著地)時(shí)的末速度v
t,計(jì)算難度很大。為此,我們可以做以下變換:
如圖b所示,將初速度v
0分解為兩個(gè)分速度v
1和v
2,且使v
2的大小滿足kv
2=mg。那么小球從A到B的曲線運(yùn)動(dòng),可以看作小球沿v
1和v
2兩個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)的疊加。則:
c.小球沿v
2方向的分運(yùn)動(dòng)的位移為
,A、B兩點(diǎn)間的水平距離s為
;
d.小球到達(dá)B點(diǎn)(但尚未著地)時(shí)的末速度v
t的大小為
。(回答d問時(shí),α角可以認(rèn)為是已知量)