题目内容

9.如图所示,有一根长为L=0.5m的木棍AB,悬挂在某房顶上,一窗口高为d=1.5m,木棍B端离窗口上沿的距离h=5m,窗口下边缘离地面的竖直高度H=13.5m,木棍正下方的地面上有一小球.现让木棍从初始位置自由下落并经过窗口(不计空气阻力,取g=10m/s2),则:
(1)求木棍B端下落到窗口上沿所用的时间;
(2)求木棍通过窗口所用的时间为多少;
(3)若木棍B端到达窗口上沿时,地面上的小球立即以某一初速度向上抛出,小球返回出发点时恰能与木棍B端相遇,则小球的初速度为多少.

分析 (1)根据自由落体位移公式可求得落到上沿的时间;
(2)根据下落的总高度,利用位移公式可求得总时间,则可求得经过窗口的速度;
(3)由速度公式求得B端到达窗口的速度,再由位移公式即可求得小球的初速度.

解答 解:(1)设木棍B端下落到窗口上沿所用的时间为t1,则B端下落到上沿有:
h=$\frac{1}{2}$gt12  
解得:t1=1 s  
(2)A端下落到下沿有:h+d+L=$\frac{1}{2}$gt22  
解得:t2=$\frac{\sqrt{35}}{5}$ s=1.18 s  
因此通过窗口的时间△t=t2-t1=(1.18-1)s=0.18 s  
(3)B端到达窗口上沿时速度v=gt1=10×1=10 m/s  
设B端到达地面时间t3
则d+H=vt3+$\frac{1}{2}$gt32
解得t3=1 s 
则小球的初速度v0=$\frac{g{t}_{3}}{2}$=$\frac{10}{2}$=5 m/s  
答:(1)木棍B端下落到窗口上沿所用的时间为1s;
(2)求木棍通过窗口所用的时间为0.18s;
(3)小球的初速度为5m/s

点评 本题考查自由落体中运动学公式的应用,要注意明确在解决自由落体规律时尽量由起点开始列式求解.

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