Question

【題目】風洞實驗室能產生大小和方向均可改變的風力。如圖所示，在風洞實驗室中有足夠大的光滑水平面，在水平面上建立xOy直角坐標系。質量m＝0.5 kg的小球以初速度v0＝0.40 m/s從O點沿x軸正方向運動，在0～2.0 s內受到一個沿y軸正方向、大小F1＝0.20 N的風力作用；小球運動2.0 s后風力方向變為沿y軸負方向、大小變為F2＝0.10 N(圖中未畫出)。試求：

（1）2.0 s末小球在y軸方向的速度大小

（2）2.0 s內小球運動的位移大小；

（3）風力F2作用多長時間，小球的速度變為與初速度相同。

Answer 1

【答案】（1）0.8m/s（2）1.1m（3）4.0s

【解析】試題分析：小球受重力、支持力和風的推力，在x方向不受外力，做勻速直線運動，在y方向受到恒定的力，故y方向做勻變速直線運動，根據運動的合成與分解的知識進行分析計算；當y方向的分速度減為零時，小球的速度變為與初速度相同，根據運動學公式列式求解即可．

（1）設在0～2.0s內小球運動的加速度為，則，

2.0s末小球在y方向的速度，代入得；

（2）沿x軸方向運動的位移；

沿y軸方向運動的位移；

2.0s內運動的位移

（3）設2.0s后小球運動的加速度為a2，F2的作用時間為t2時小球的速度變為與初速度相同．則有，代入數據解得．