Question

【題目】風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室能產(chǎn)生大小和方向均可改變的風(fēng)力，如圖所示,在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中有足夠大的光滑水平面,在水平面上建立xOy直角坐標(biāo)系,質(zhì)量的小球以初速度從O點(diǎn)沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),在0-2.0s內(nèi)受到一個(gè)沿y軸正方向、大小的風(fēng)力作用；小球運(yùn)動(dòng)2.0s后風(fēng)力方向變?yōu)?/span>y軸負(fù)方向、大小變?yōu)?/span>, （圖中未畫(huà)出）試求：

（1）2.0s末小球在y方向的速度大小和小球2.0s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的總位移大小；

（2）風(fēng)力作用多長(zhǎng)時(shí)間,小球的速度變?yōu)榕c初速度相同；

（3）小球回到x軸上時(shí)的動(dòng)能。

Answer 1

【答案】（1）0.80m/s；1.13m（2）4s（3）

【解析】

（1）球受重力、支持力和風(fēng)的推力，在x方向不受外力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在y方向受到恒定的力，故y方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；

設(shè)在0～2.0s內(nèi)小球運(yùn)動(dòng)的加速度為，則根據(jù)牛頓第二定律，有

解得：

=

根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有：

=0.80m/s

=0.80m

=0.80m

故合位移為：

S=

即2.0s末小球在y方向的速度大小為0.80m/s，2.0s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大小為1.13m；

（2）根據(jù)牛頓第二定律，風(fēng)力F2作用時(shí)物體的加速度為：

==

風(fēng)力作用為：

t==4.0s

故風(fēng)力作用4s的時(shí)間，小球的速度變?yōu)榕c初速度相同；

（3）小球回到x軸上，則y方向的分位移為零，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有

0=

解得：

=-0.4m/s；

故合速度為：

=0.4m/s

故小球回到x軸上時(shí)的動(dòng)能為：