Question

12．圖示為研究空氣動力學的風洞設備，將水平剛性桿固定在風洞內距水平地面高度H=5m處，桿上套一質量m=2kg的可沿桿滑動的小球．將小球所受的風力調節(jié)為F=20N，方向水平向左．現(xiàn)使小球以大小v₀=10m/s的速度水平向右離開桿端，假設小球所受風力不變，取g=10m/s²　求：
（1）小球落地所需的時間t；
（2）小球落地點到桿右端的距離s．

Answer 1

分析 小球離開桿后在豎直方向做自由落體運動，水平方向做勻減速直線運動；根據(jù)自由落體運動規(guī)律可求得時間；根據(jù)水平方向的勻變速直線運動規(guī)律可求得水平位移．

解答 解：（1）小球在豎直方向做自由落體運動，
因H=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
運動時間為：t=$\sqrt{\frac{2H}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×5}{10}}$s=1s；
（2）小球在水平方向做勻減速運動，加速度為：
a=$\frac{F}{m}$=$\frac{20}{2}$m/s²=10 m/s²；
則水平位移為：x=v₀t-$\frac{1}{2}$at²=10×1-$\frac{1}{2}$×10×1²=5m
又小球落地點到桿右端的距離為：s=$\sqrt{{x}^{2}+{H}^{2}}$，
解得：s=5$\sqrt{2}$m
答：（1）小球落地所需的時間1s；
（2）小球落地點到桿右端的距離5$\sqrt{2}$m．

點評 本題考查動能定理以及運動的合成和分解規(guī)律，難點在于第三問中的數(shù)學規(guī)律的應用，要注意體會物理對于數(shù)學知識應用的考查，在學習中要注意體會并加強該方面的訓練．