Question

【題目】如圖所示，離地面足夠高處有一豎直空管，管長為l=0.2m，M、N為空管的上、下兩端，以恒定的速度向下做勻速直線運動，同時在距離空管N點下端d=0.25m處有一小球開始做自由落體運動，取g=10m/s2，求：

(1)若經過t1=0.2s，小球與N點等高，求空管的速度大小v0；

(2)若經過t2=0.5s，小球在空管內部，求空管的速度大小v0應滿足什么條件；

(3)為了使小球在空管內部運動的時間最長，求v0的大小，并求出這個最長時間。

Answer 1

【答案】(1)v0=2.25m/s (2)3m/s≤v0≤3.4m/s (3)tm=0.4s

【解析】

試題（1）當球與N點等高時，則：

（2分）

得：（1分）

（2）若v0最小時，球恰好運動到與N點等高，則：

得：（2分）

若v0最大時，球恰好運動到與M點等高，則：

得：（2分）

故：（2分）

（3）當時間最長時，球運動到M處恰好與管共速，則：

（1分）

（1分）

解得：（1分）

小球與N點等高時，則：

（1分）

解得：或

則：

另解：

以空管為參考系，最長時間為球從N點做豎直上拋到回到N點的時間，上升的最大高度為空管長度，則：

得：