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(2013?湖南模拟)如图所示在光滑水平Oxy平面的ABCD区域内,小球在区域ABEO和MNCD水平方向均仅受到大小皆为F的水平恒力,在ABEO区域F力的方向沿X轴负方向,在MNCD区域F力的方向沿y轴负方向,在中间的DENM区域不受任何水平力的作用.两恒力区域的边界均是边长为L的正方形,即AO=OM=MD=DC=L,如图所示.
(1)在该区域AB边的中点处由静止释放一小球,求小球离开ABCD区域的位置坐标.
(2)在ABEO区域内适当位置由静止释放小球,小球恰能从ABCD区域左下角D处(即X轴上X=-2L处)离开,求所有释放点的位置坐标满足的关系.
分析:(1)小球在ABOE中做匀加速直线运动,根据速度位移公式求出小球进入MNDC中的初速度,在MNDC中水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上做匀加速直线运动,抓住等时性求出离开ABCD区域的位置坐标.
(2)小球在MNDC中做类平抛运动,结合运动学公式求出所有释放点的位置坐标满足的关系.
解答:解:(1)在ABEO中加速,有v02=2aL---------①
在MNDC中,L=v0t----------②
t=
L
v0
=
L
2aL
---------③
则偏转位移y=
1
2
at2=
1
2
a
L2
2aL
=
L
4
----------④
得P(-2L,
L
4
)----------⑤
(2)设释放点的坐标为(x,y)
v02=2ax---------⑥
L=v0t---------⑦
y=
1
2
at2=
1
2
a
L2
2ax
=
L2
4x
--------⑧
答:(1)小球离开ABCD区域的位置坐标P(-2L,
L
4
).
(2)所有释放点的位置坐标满足的关系y=
L2
4x
.
点评:解决本题的关键理清小球在x方向和y方向上的运动规律,结合运动学公式进行求解.
练习册系列答案
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