题目内容

【题目】如图,两质量相等的小球(视为质点)M、N先后以相同的初速度水平向右从A点射出,两球在两水平面(虚线)之间的区域除受到重力外还分别受到大小相等、方向相反的水平恒力的作用,此区域以外小球只受重力作用。两小球从上边界进入该区域,并从该区域的下边界离开。已知N离开下边界时的速度方向竖直向下;M在该区域做直线运动,刚离开该区域时的动能为N刚离开该区域时的动能的1.25倍。求

(1)MA点射出开始到刚离开下边界所用时间与NA点射出开始到刚离开下边界所用时间的比;

(2)MN在两水平面(虚线)之间的区域沿水平方向的位移之比;

(3)M在两水平面(虚线)之间的区域所受到的水平力大小与重力大小之比。

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

(1)MN在竖直方向为自由落体运动,根据可知时间相同,故时间之比为1:1;

(2)可知M球在虚线之间水平方向上做匀加速直线运动,N球在水平方向上做匀减速直线运动,水平方向上的加速度大小相等,两球在竖直方向均受重力,竖直方向上做加速度为g的匀加速直线运动,由于竖直方向上的位移相等,则运动的时间相等,设水平方向的加速度大小为a

M,有:

N,有:

可得:

解得:xM:xN=3:1

(3)M小球离开区域时的竖直分速度为vy,水平分速度为v1,两球区域时竖直分速度相等,因为M在区域中做直线运动,刚离开区域时的动能为N刚离开区域时的动能的1.25倍,

则有:

解得:

因为M做直线运动,合力方向与速度方向在同一条直线上,有

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