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

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 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)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a1,则根据牛顿第二定律,有:F1=ma1
解得:a1=
F1
m
=
0.20
0.5
m/s2=0.4m/s2

则2s末y方向上的速度为:vy=a1t=0.4×2m/s=0.8m/s.
sy=
1
2
a1t2=
1
2
×0.4×4m=0.8m

sx=v0t=0.4×2m=0.8m
则合位移的大小为:s=

sx2+sy2
=0.8

2
m

(2)根据牛顿第二定律,风力F2作用时物体的加速度为:a2=
F2
m
=
0.1
0.5
=0.2m/s2

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+
vy2-vy2
2(-a2)

代入数据解得:vy′=-0.4

6
m/s

故合速度为:v=

  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐