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一足够长的竖直圆筒,质量为m=2kg的小球恰能放入圆筒中,小球只要在圆筒内就能受...

一足够长的竖直圆筒,质量为m=2kg的小球恰能放入圆筒中,小球只要在圆筒内就能受到一竖直向上的作用恒力F=23N,最初小球在圆筒的底部且静止.现让圆筒以速度V=4m/s水平向右匀速运动2s.重力加速度g=10m/s2.求:
(1)此过程中小球的机械能改变量;
(2)2s时小球的位移和速度.

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(1)小球在玻璃管与恒力共同作用下做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向向下做初速度为零的匀加速直线运动.小球在运动过程中,除重力做功外,还有恒力做功,因此小球的机械能的增量即为恒力F做的功.所以由功的表达式,求出恒力做功,从而求出小球机械能改变量. (2)将小球的运动看成水平方向匀速与竖直方向匀加速运动,分别用位移与时间关系,从而求出2s时的两方向的位移大小,再进行合成.用速度与时间关系,同理可求出速度的大小及方向. 【解析】 (1)竖直方向上小球的加速度: 2s时竖直速度:Vy=at=3m/s 上升的竖直高度: 此过程中小球的机械能的改变量:△E=Fh=69J (2)水平位移:x=Vt=8m 2s时的速度:大小 与水平方向夹角: 位移大小:= 与水平方向夹角: 答:(1)此过程中小球的机械能改变量为69J; (2)2s时小球的位移的大小为,方向与水平方向夹角的正切为; 速度的大小为5m/s,方向与水平夹角的正切为.
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考点分析:
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(1)小球碰撞后上升的最大高度.
(2)碰撞后AB两球增加的内能的最大值.
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时间t/s0.51.01.52.02.53.0
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请根据实验数据作出小车的v-t图象.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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