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題目:
一質量為m的小球從高為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,容器內充滿密度為p的液體,已知重力加速度為g。
1. 求小球落到容器中前瞬間的速度。
2. 求小球進入容器后,容器底面對小球的支持力。
3. 求小球進入容器后,容器底面對小球的支持力隨時間變化的圖象(以N-t圖表示)。
答案:
1. 小球落到容器中前瞬間的速度為:
v = sqrt(2gH)
2. 小球進入容器后,受到重力和支持力的作用。根據牛頓第二定律,支持力N = mg + pVg,其中V是球的體積。由于球的體積可以由半徑和密度求出,所以支持力N = mg + pπR2h2g。其中h是球在容器中的深度。由于小球在容器中做的是自由落體運動,所以h = sqrt(R2 + H2)。因此,支持力N = mg + pπR2sqrt(R2 + H2)g。
3. 支持力隨時間變化的圖象是一條曲線。由于小球在做自由落體運動,所以支持力會隨著時間的推移而變化。在開始的一段時間內,支持力會逐漸增大,直到小球達到容器的底部。然后,支持力會逐漸減小,直到小球完全離開容器。因此,支持力N-t圖象是一條曲線。具體來說,在開始的一段時間內,支持力會以加速度g逐漸增大;在達到底部時,支持力會達到最大值;然后支持力會以加速度g逐漸減小,直到小球完全離開容器。
以上是高三海淀二模物理的一個例題,希望能幫助到你。