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如图所示,在长为L=75cm的静止竖直筒中有一大小不计的小球,筒与球的总质量为4kg.现对筒施加一竖直向下大小为21N的恒力,使筒竖直向下运动,经t=0.5s,小球恰好到达筒口,求小球的质量.
分析:小球与筒底分离,而做自由落体运动,筒在外力作用下加速运动,根据运动学基本公式及小球与筒的位移关系求出筒的加速度,再根据牛顿第二定律即可求得质量.
解答:解:小球与筒底分离,而做自由落体运动:h1=
1
2
gt2=1.25m

筒竖直向下的位移为:h2=h1+L=2m
筒在外力作用下加速运动,由h2=
1
2
at2

得:a=
2h2
t2
=16m/s2

对筒由牛顿第二定律可得:F+m2g=m2a
解之得:m2=3.5kg
小球的质量:m1=M-m2=0.5kg
答:小球的质量为0.5kg.
点评:本题主要考查了牛顿第二定律及运动学基本公式的直接应用,难度适中.
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①此时玻璃管内气体的温度为多少?
②此过程中玻璃管内的气体对外界
正功
正功
(填“做正功”、“做负功”或“不做功”),气体的内能
增加
增加
(填“增加”、“减少”或“不变”).

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