暫無具體的山東濰坊高三物理三模試卷,建議咨詢當地學校或教育部門。
題目:
【高三物理模擬試題三】
一質量為m的小球從高度為H處自由下落,進入一豎直放置的半徑為R的圓柱形容器中,容器內充滿著不可壓縮的理想流體。已知重力加速度為g,求:
1. 當小球進入容器后,小球的速度v與時間t的關系。
2. 當小球在容器中運動時,容器對小球的作用力。
【分析】
1. 小球自由下落時,受到重力和空氣阻力作用,根據動量定理列方程求解。
2. 小球在容器中運動時,受到重力和流體阻力作用,根據牛頓第三定律列方程求解容器對小球的作用力。
【解答】
1. 小球自由下落時,受到重力和空氣阻力作用,設小球的速度為v,時間為t,根據動量定理有:
mg - f = mgt
其中f為空氣阻力,方向向上。
又因為f = kv2,其中k為空氣阻力系數,對于該問題中不可壓縮的理想流體,k = 0。
所以有:mg = mgt + kv2
解得:v = gt
2. 當小球在容器中運動時,受到重力和流體阻力作用,設容器對小球的作用力為F,方向向下。根據牛頓第三定律有:F = F' + mg
其中F'為流體對小球的阻力。
又因為流體對小球的阻力等于流體對小球的速度變化率的負值,即:F' = kv
所以有:F = kv + mg
由于流體不可壓縮,所以R2 = H2 + R2,即容器半徑為定值。
解得:F = (m + m/R2)g
【說明】本題主要考查了動量定理、牛頓第三定律和流體阻力等知識。在解題過程中需要注意空氣阻力的方向和流體阻力的性質。同時需要注意到容器半徑為定值這一條件,從而求出容器對小球的作用力。