如圖12所示，長L=75 cm的靜止直筒中有一不計(jì)大小的小球，筒與球的總質(zhì)量為4 kg.現(xiàn)對筒施加一豎直向下、大小為21 N的恒力，使筒豎直向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t=0.5 s時(shí)間，小球恰好躍出筒口.求小球的質(zhì)量.（取g=10 m/s2）

解析：筒受到豎直向下的力作用后做豎直向下的勻加速運(yùn)動(dòng)，且加速度大于重力加速度，而小球則在筒內(nèi)做自由落體運(yùn)動(dòng).小球躍出筒口時(shí)，筒的位移比小球的位移多一個(gè)筒的長度.

設(shè)筒與小球的總質(zhì)量為M，小球的質(zhì)量為m，筒在重力及恒力的共同作用下豎直向下做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a；小球做自由落體運(yùn)動(dòng),設(shè)在時(shí)間t內(nèi)，筒與小球的位移分別為h1、h2（球可視為質(zhì)點(diǎn)）,如圖所示.

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

h1=at2                    h2=gt2

又有：L=h1-h2

代入數(shù)據(jù)解得：

a=16 m/s2.

又因?yàn)橥彩艿街亓Γ?I>M-m)g和向下作用力F，據(jù)牛頓第二定律：F+（M-m)g=(M-m)a得：

m===0.5 kg.

答案：0.5 kg


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖12所示，長L=1.6m，質(zhì)量M=3kg的木板靜放在光滑水平面上，質(zhì)量m=1kg、

帶電量q=+2.5×10-4C的小滑塊放在木板的右端，木板和物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1，所在空間加有一個(gè)方向豎直向下強(qiáng)度為E=4.0×104N/C的勻強(qiáng)電場，如圖所示，現(xiàn)對木板施加一水平向右的拉力F．取g=10m/s2，求：

   （1）使物塊不掉下去的最大拉力F；

   （2）如果拉力F=11N恒定不變，小物塊所能獲得的最大動(dòng)能.

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖12所示，長L=1.6m，質(zhì)量M=3kg的木板靜放在光滑水平面上，質(zhì)量m=1kg、

帶電量q=+2.5×10-4C的小滑塊放在木板的右端，木板和物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1，所在空間加有一個(gè)方向豎直向下強(qiáng)度為E=4.0×104N/C的勻強(qiáng)電場，如圖所示，現(xiàn)對木板施加一水平向右的拉力F．取g=10m/s2，求：

   （1）使物塊不掉下去的最大拉力F；

   （2）如果拉力F=11N恒定不變，小物塊所能獲得的最大動(dòng)能.

 

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科目：高中物理 來源：2011屆福建省莆田一中高三上學(xué)期期中考試物理試卷 題型：計(jì)算題

如圖12所示，長L=1.6m，質(zhì)量M=3kg的木板靜放在光滑水平面上，質(zhì)量m=1kg、
帶電量q=+2.5×10-4C的小滑塊放在木板的右端，木板和物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1，所在空間加有一個(gè)方向豎直向下強(qiáng)度為E=4.0×104N/C的勻強(qiáng)電場，如圖所示，現(xiàn)對木板施加一水平向右的拉力F．取g=10m/s2，求：
（1）使物塊不掉下去的最大拉力F；
（2）如果拉力F=11N恒定不變，小物塊所能獲得的最大動(dòng)能.

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科目：高中物理 來源：2010-2011學(xué)年福建省高三上學(xué)期期中考試物理試卷 題型：計(jì)算題

如圖12所示，長L=1.6m，質(zhì)量M=3kg的木板靜放在光滑水平面上，質(zhì)量m=1kg、

帶電量q=+2.5×10-4C的小滑塊放在木板的右端，木板和物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1，所在空間加有一個(gè)方向豎直向下強(qiáng)度為E=4.0×104N/C的勻強(qiáng)電場，如圖所示，現(xiàn)對木板施加一水平向右的拉力F．取g=10m/s2，求：

   （1）使物塊不掉下去的最大拉力F；

   （2）如果拉力F=11N恒定不變，小物塊所能獲得的最大動(dòng)能.

 

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