问题
计算题
由内壁光滑的细管制成的直角三角形管道ABC安放在竖直平面内,BC边水平,AC管长5m,直角C处是小的圆弧,∠B=37°。从角A处无初速度地释放两个光滑小球(小球的直径比管径略小),第一个小球沿斜管AB到达B处,第二个小球沿竖管AC到C再沿横管CB到B处,(已知,管内无空气阻力,取g=10m/s2)求:
(1)两小球到达B点时的速度大小之比;
(2)两小球到达B点时的时间之比。

答案
解:(1)设AC长为h,小球到达B点时的速度为v,根据机械能守恒定律
所以
可见小球的速度只与高度h有关,与路径无关
(2)第一个小球的运动时间由定
根据牛顿第二定律 得
故
第二个小球在竖管中的运动时间由 得
第二个小球在横管中做匀速直线运动,运动时间由定
所以
所求,该比值与h及g的取值无关