如图所示,离地面足够高处有一用绳连接的竖直空管,管长为24m,M、N为空管的上、下两端,空管以a=2m/s2的加速度由静止开始竖直向下做加速运动,同时在M处一个大小不计的小球沿管的轴线以初速度v0竖直上抛,不计一切阻力,取g=10m/s2.求:
(1)若小球上抛的初速度为10m/s,3s内小球的位移
(2)若小球上抛的初速度为10m/s,小球经过多长时间从管的N端穿出
(3)若此空管静止时N端离地64m高,欲使在空管到达地面时小球必须落到管内,在其他条件不变的前提下,求小球的初速度v0大小的范围.
网友回答
解(1)规定向下为正方向,
方向竖直向下
(2)设经过时间t2小球从管的N端穿出
小球的位移为?
空管的位移为?
? h1=h2+L
得:t2=4s
(3)设小球初速度v0,空管经t3时间到达地面
小球在t3时间下落高度为,
要落入空管内必须满足的条件为64m≤h≤88m
∴29m/s≤v0≤32m/s
答:(1)3s内小球的位移为15m.
(2)小球经过4s从管的N端穿出.
(3)小球的初速度v0大小的范围为29m/s≤v0≤32m/s.
解析分析:(1)根据匀变速直线运动的位移时间公式求出2s内小球的位移.
(2)抓住小球的位移等于空管的位移与空管长度之和,运用运动学公式求出小球从管的N端穿出的时间.
(3)求出空管落地的时间,小球要落入空管内,小球在空管落地的时间内的位移必须满足的条件为64m≤h≤88m,根据匀变速直线运动的位移时间公式求出小球的初速度范围.
点评:本题考查了匀变速直线运动的规律,关键理清空管和小球的运动情况,抓住相等的量,运用运动学公式灵活求解.