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如图所示,长L=75cm的质量m=2kg的平底玻璃管底部置有一玻璃小球,玻璃管从静止开始受到一竖直向下的恒力F=12N的作用,使玻璃管竖直向下运动,经一段时间t,小球离开管口.空气阻力不计,取g=10m/s2.求:时间t和小球离开玻璃管时玻璃管的速度的大小.

解:设玻璃管向下运动的加速度为a,对玻璃管受力分析由牛顿第二定律得,F+mg=ma①
设玻璃球和玻璃管向下运动的位移分别为s1、s2时,玻璃球离开玻璃管,
由题意得,s2-s1=L②
由玻璃球作自由落体运动得,
由玻璃管向下加速运动得,
玻璃球离开玻璃管时,玻璃管的速度v=at⑤
由①~⑤式解得,t=0.5s,v=8m/s.
答:时间t为0.5s,小球离开玻璃管时玻璃管的速度的大小为8m/s.
分析:设玻璃管向下运动的加速度为a,对玻璃管受力分析由牛顿第二定律列式,玻璃球作自由落体运动,玻璃管向下加速运动,根据运动学基本公式列式,再抓住位移关系列式,联立方程组即可求解.
点评:本题主要考查了牛顿第二定律及运动学基本公式的应用,难度不大,属于基础题.
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