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风洞实验室能产生大小和方向均可改变的风力，如图所示，在风洞实验室中有足够大的光滑水平面，在水平面上建立xOy直角坐标系．质量m=0.5kg的小球以初速度v0=0.40m/s从O点沿x
网友投稿 2022-11-05 00:00:00 零零社区
◎ 题目
风洞实验室能产生大小和方向均可改变的风力，如图所示，在风洞实验室中有足够大的光滑水平面，在水平面上建立xOy直角坐标系．质量m=0.5kg的小球以初速度v
0
=0.40m/s从O点沿x轴正方向运动，在0～2.0s内受到一个沿y轴正方向、大小F
1
=0.20N的风力作用；小球运动2.0s后风力方向变为y轴负方向、大小变为F
2
=0.10N（图中未画出）．试求：
（1）2.0s末小球在y方向的速度大小和2.0s内运动的位移大小；
（2）小球回到x轴上时的动能大小．
◎ 答案
（1）球受重力、支持力和风的推力，在x方向不受外力，做匀速直线运动，在y方向受到恒定的力，故y方向做匀变速直线运动；
设在0～2.0s内小球运动的加速度为a
1
，则根据牛顿第二定律，有：F
1
=ma
1
解得：a
1
=
F
1
m
=
0.20
0.5
m/
s
2
=0.4m/
s
2
，
则2s末y方向上的速度为：v
y
=a
1
t=0.4×2m/s=0.8m/s．
s
y
=
1
2
a
1
t
2
=
1
2
×0.4×4m=0.8m
；
s
x
=v
0
t=0.4×2m=0.8m
则合位移的大小为：s=
s
x
2
+
s
y
2
=0.8
2
m
．
（2）根据牛顿第二定律，风力F
2
作用时物体的加速度为：a
2
=
F
2
m
=
0.1
0.5
=0.2m/
s
2
，
小球回到x轴上，则y方向的分位移为零，根据运动学公式，有：
0=
s
y
+
v
y
′
2
-
v
y
2
2(-
a
2
)
代入数据解得：
v
y
′=-0.4
6
m/s
，
故合速度为：
v=
v
x
2
+
v
y
′
2
=
0．
4
2
+(0.4
6
)
2
=0.4
7
m/s．
故小球回到x轴上时的动能为：
E
k
=
1
2
m
v
2
=
1
2
×0.5×(0.4
7
)
2
=0.28J．
答：（1）2.0s末小球在y方向的速度大小为0.8m/s，2s内的位移大小为0.8
2
m．
（2）小球回到x轴上时的动能大小为0.28J．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“风洞实验室能产生大小和方向均可改变的风力，如图所示，在风洞实验室中有足够大的光滑水平面，在水平面上建立xOy直角坐标系．质量m=0.5kg的小球以初速度v0=0.40m/s从O点沿x…”主要考查了你对 【动能定理】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/364745.html
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