(16分)如图所示,一根内壁光滑的直角三角形玻璃管子处于竖直平面内,倾斜角为θ=37°,让两个小球分别从顶点A由静止开始出发,一个球沿AC滑下,到达C所用的时间为t1,另一个球

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(16分)如图所示,一根内壁光滑的直角三角形玻璃管子处于竖直平面内,倾斜角为θ= 37°,让两个小球分别从顶点A由静止开始出发,一个球沿AC滑下,到达C所用的时间为t1,另一个球竖直自由下落经过B到达C,所用的时间为t2,在转弯处有个极小的光滑圆弧,可确保小球转弯时无机械能损失,且转弯时间可以忽略不计。问:

(1)计算t1∶ t2的值;
(2)若用同样的玻璃管把ABC轨道改为如图所示的ADEFC(在转弯处均有个极小的光滑圆弧),仍让小球从A静止开始运动,依次通过D、E、F后到达C点所用时间为t3,试定性说明t3和t1、t2的大小关系。

◎ 答案

解:(1)设内壁光滑的直角三角形玻璃管三边AB、BC、AC分别为3l、4l、5l,由AC边滑下,根据牛顿第二定律可得加速度a=gsinθ=6m/s2
由5l=at12,解得t1=5
沿ABC滑下,在AB段由3l=gt212,解得t21=
沿水平段BC运动速度,v= gt21=
由4l=vt22,解得t22=
t2= t21 +t22=5
t1t2=1 ∶ 1。
即两球同时释放同时到达。
(2)若用同样的玻璃管把ABC轨道改为如图所示的ADEFC,若球沿ADEF到C,则可判断小球在水中管中运动时间是相等的。沿DE运动时速度比在BC中运动时要小,故在水平管中运动时间长,所以沿ABC管运动时间比沿ADEFC的时间要短一些,所以t3> t2= t1.

◎ 解析

应用牛顿第二定律和运动学公式列方程解答。

◎ 知识点

    专家分析,试题“(16分)如图所示,一根内壁光滑的直角三角形玻璃管子处于竖直平面内,倾斜角为θ=37°,让两个小球分别从顶点A由静止开始出发,一个球沿AC滑下,到达C所用的时间为t1,另一个球…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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