题目内容

有一个小圆环瓷片最高能从h=0.18m高处静止释放后直接撞击地面而不被摔坏.现让该小圆环瓷片恰好套在一圆柱体上端且可沿圆柱体下滑,瓷片与圆柱体之间的摩擦力是瓷片重力的4.5倍,如图所示.若将该装置从距地面H=4.5m高处从静止开始下落,瓷片落地恰好没摔坏.已知圆柱体与瓷片所受的空气阻力都为自身重力的0.1倍,圆柱体碰地后速度立即变为零且保持竖直方向.(g=10m/s2)

(1)瓷片直接撞击地面而不被摔坏时,瓷片着地时的最大速度为多少?

(2)瓷片随圆柱体从静止到落地,下落总时间为多少?

(1)1.8m/s;(2)1.2s

【解析】

试题分析:(1)瓷片从h=0.18m处下落,加速度为a0,设瓷片质量为m,

根据牛顿第二定律:mg-0.1mg=ma0

得:a0=9m/s2

落地时速度为:v02=2a0h

得:

(2)瓷片随圆柱体一起加速下落,加速度为a1,则有:a1=a0=9m/s2

圆柱体落地时瓷片速度为:v12=2a1H

得:

下落时间为:

瓷片继续沿圆柱体减速下落直到落地,加速度大小为a2

根据牛顿第二定律:4.5mg+0.1mg-mg=ma2

得:a2=3.6g=36m/s2

则瓷片继续下落的时间为:

瓷片随圆柱体从静止到落地,下落总时间为:t=t1+t2=1+0.2=1.2s

考点:牛顿第二定律的综合应用

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