问题 问答题

一内壁光滑的半环形细圆管竖直地固定在水平桌面上,其直径AB与桌面垂直,环的半径为R(比细管的半径大得多).一个质量为m的小球(小球直径略小于细管直径且可视为质点)从管口A射入管中,从管口B射出时对管口壁的压力为mg/3.求小球在桌面上的落点到管口A的距离.

答案

当小球在B处所受弹力向上时,小球射出速度为v1,落点到A距离为x1

由牛顿第二定律得  mg-

1
3
mg=m
v21
R

得v1=

2
3
gR

小球离开B后做平抛运动,则有

  2R=

1
2
gt2      

  x1=v1t          

解以上三个方程得:x1=2R

2
3

当小球在管口B处所受弹力向下时,小球射出速度为v2,落点到A的距离为x2

  mg+

1
3
mg=m
v22
R

又2R=

1
2
gt2

  x2=v2t

解以上三个方程得:x2=4R

1
3

答:小球在桌面上的落点到管口A的距离是2R

1
3
或4R
1
3

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