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

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  • 解题思路: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.

    (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-1

    2(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a0

    根据牛顿第二定律有:mgsin30°=ma0

    对于m匀加速直线运动有:v2=2aLsin30°

    对于小物块落地静止不动,小球m继续向上做匀减速运动有:v2-v02=2a0L(1-sin30°)

    解得:v0=

    2k-2

    2(k-1)gL(k>2)

    答:(1)小物块下落过程中的加速度大小为

    2k-1

    2(k-1)g;

    (2)小球从管口抛出时的速度大小

    2k-2

    2(k-1)gL,K>2

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律.

    考点点评: 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.

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