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,質量的小球以初速度從O點沿x軸正方向運動,在0-2.0s內受到一個沿y軸正方向、大小的風力作用；小球運動2.0s后風力方向變為y軸負方向、大小變為, （圖中未畫出）試求：

（1）2.0s末小球在y方向的速度大小和小球2.0s內運動的總位移大小；

（2）風力作用多長時間,小球的速度變為與初速度相同；

（3）小球回到x軸上時的動能。

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；

設在0～2.0s內小球運動的加速度為，則根據牛頓第二定律，有

解得：

=

根據運動學公式，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內運動的位移大小為1.13m；

（2）根據牛頓第二定律，風力F2作用時物體的加速度為：

==

風力作用為：

t==4.0s

故風力作用4s的時間，小球的速度變為與初速度相同；

（3）小球回到x軸上，則y方向的分位移為零，根據運動學公式，有

0=

解得：

=-0.4m/s；

故合速度為：

=0.4m/s

故小球回到x軸上時的動能為：