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【題目描述】
一個質量為m的小球,從高度為h處自由下落,進入一豎直放置的半徑為R的圓柱形容器中,容器內充滿不可滲透的液體。已知小球在容器內的運動速度為v,求小球進入容器后,液體對容器側壁的壓力。
【解題思路】
1. 小球自由下落時,求出小球到達容器底部的速度;
2. 小球在液體中受到重力、浮力和容器側壁的壓力,求出小球的加速度;
3. 根據牛頓第二定律求出液體對容器側壁的壓力。
【答案】
設小球到達容器底部的速度為v?,根據自由落體運動規律有:
mg = mv?2/2R
小球在液體中受到重力、浮力和容器側壁的壓力,合力為ma = mg - F,其中F為容器側壁對小球的彈力。根據牛頓第二定律有:
F - mg = mv2/R
解得:F = 2mg - mv2/R
根據牛頓第三定律,小球對容器側壁的壓力大小為F' = F = 2mg - mv2/R。
【解析】
本題主要考查了牛頓第二定律和動量定理在物理中的應用,難度一般。需要掌握自由落體運動規律、液體對容器側壁的壓力與作用力與反作用力的關系等基礎知識。
【例題解析】
本題中小球在液體中受到重力、浮力和容器側壁的壓力,合力為ma = mg - F,其中F為容器側壁對小球的彈力。根據牛頓第二定律求解液體對容器側壁的壓力。在解題過程中需要注意小球到達容器底部的速度和加速度的求解方法。同時需要注意液體對容器側壁的壓力與作用力與反作用力的關系。
【注意事項】
1. 液體對容器側壁的壓力與作用力與反作用力的關系是解題的關鍵;
2. 在求解加速度時需要注意使用正確的公式和方法;
3. 在求解小球到達容器底部的速度時需要注意使用正確的公式和方法。