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轴
◎ 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v0=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F1=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F2=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)风力F2作用多长时间,小球的速度变为与初速度相同; (3)小球回到x轴上时的动能. |
◎ 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a1,则根据牛顿第二定律,有F1=ma1 解得:a1=
Vy=a1t=0.80m/s Sy=
Sx=V0t=0.80m 故合位移为 S=
(2)根据牛顿第二定律,风力F2作用时物体的加速度为:a2=
风力F2作用为:t=
故风力F2作用4s的时间,小球的速度变为与初速度相同. (3)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=Sy+
v′y=-
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