Question

【題目】如圖所示，在足夠大的光滑水平桌面上，有一個質量為10－2kg的小球，靜止在該水平桌面內建立的直角坐標系xOy的坐標原點O。現突然沿x軸正方向對小球施加大小為2×10－2N的外力F0，使小球從靜止開始運動，在第1s末所加外力F0大小不變，方向突然變為沿y軸正方向，在第2s后，所加外力又變為另一個不同的恒力F。求：

(1)在第1末，小球的速率；

(2)在第2s末，小球的位移；

(3)要使小球在第3s末的速度變為零所加的恒力F(保留兩位有效數字)

Answer 1

【答案】（1）2m/s（2） （3）2.8×10-2N

【解析】

（1）根據牛頓第二定律F0=ma

在第1s末，根據速度時間關系v1=at

解得：v1=2m/s；

（2）在第1s末，根據位移時間關系x1=

在第2s內，小球從x軸正方向開始做類平拋運動：

在x方向：x2=v1t

在y方向：

位移：x=

聯立解得x=，

設位移與X軸正方向的夾角為θ，sinθ=

（3）在第2s末，沿x軸正方向速度仍為v1=2m/s

在y方向分速度為v2=at=2m/s，此時速度與x軸正方向的夾角為45°

所加恒力一定與速度方向相反，小球沿x軸方向加速度

沿y軸方向加速度

小球的加速度

根據牛頓第二定律F=ma

聯立解得F=2.8×10-2N