如圖所示，離地面某高處有一圓管豎直放置，質量M=2kg，管長L=2.2m。一個質量m=1kg的小球從圓管頂端靜...

問題詳情：

如圖所示，離地面某高處有一圓管豎直放置，質量M=2 kg，管長L=2.2 m。一個質量m=1 kg的小球從圓管頂端靜止釋放，先保持圓管靜止不動，小球在管內下落高度h=1 m時獲得的速度為v=4 m/s。從此刻開始，對管施加一個豎直向下、大小為F=10 N的恆定拉力，使管開始向下運動。已知小球在管內運動過程圓管一直在空中運動，小球在管內所受的滑動摩擦力大小處處相同，不計空氣阻力，取g=10 m/s2。求：

(1)小球在管內所受的滑動摩擦力大小。

(2)小球從釋放到最終脱離圓管經歷的總時間。

【回答】

(1)   (2)

【解析】本題考查了牛頓運動定律、運動學公式等相關知識點，意在考查考生理解和應用能力。

(1)管保持靜止過程,對球

mg－f=ma               ①

               ②

代入數據解得球所受摩擦力大小

                ③

(2)管靜止時球的運動時間為t1，有

               ④

管受力運動後，有

 ⑤

設經過數據與球達到共速且未與球分離，有

⑥

此過程球在管中下降高度為

      ⑦

代入數據解得

h’=1 m                   ⑧

因為，所以球與管未分離

共速後對管和球，分別有

       ⑨

           ⑩

經時間t3球從管的頂端脱離，有

   ⑾

代入數據解得

球在管內運動總時間

 ⑿

知識點：牛頓運動定律單元測試

題型：計算題