如图所示,长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置.将一质量为m的小球固定在管底,用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连,小物块悬挂于管口.现将小球释放,一段时间后,小物块落地静止不动,小球继续向上运动,通过管口的转向装置后做平抛运动,小球在转向过程中速率不变.(重力加速度为g)(1)求小物块下落过程中的加速度大小;(2)求小球从管口抛出时的速度大小.
问题描述:
如图所示,长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置.将一质量为m的小球固定在管底,用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连,小物块悬挂于管口.现将小球释放,一段时间后,小物块落地静止不动,小球继续向上运动,通过管口的转向装置后做平抛运动,小球在转向过程中速率不变.(重力加速度为g)
(1)求小物块下落过程中的加速度大小;
(2)求小球从管口抛出时的速度大小.
答
(1)设细线中的张力为T,对小球和小物块各自受力分析:根据牛顿第二定律得:对M:Mg-T=Ma对m:T-mgsin30°=ma且M=km解得:a=2k-12(k-1)g(2)设M落地时的速度大小为v,m射出管口时速度大小为v0,M落地后m的加速度为...
答案解析:开始时小球沿斜面向上做匀加速,小物块向下也做匀加速,两者的加速度大小相等.对各自受力分析,运用牛顿第二定律列出等式,解出方程.
小物块落地静止不动,小球继续向上做匀减速运动,对其受力分析,运用牛顿第二定律解出此时的加速度(与前一阶段加速度不等),结合运动学公式求出小球从管口抛出时的速度大小.
考试点:牛顿第二定律.
知识点:本题考查牛顿第二定律,匀加速运动的公式及平抛运动规律.
要注意第(2)问中要分M落地前和落地后两段计算,因为两段的m加速度不相等.