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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轴
网友投稿 2022-10-22 00:00:00 互联网
◎ 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）风力F
2
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a
1
，则根据牛顿第二定律，有F
1
=ma
1
解得：a
1
=
F
1
m
=0.40m/
s
2
根据运动学公式，有
V
y
=a
1
t=0.80m/s
S
y
=
1
2
a
1
t
2
=0.80m
S
x
=V
0
t=0.80m
故合位移为
S=
S
2x
+
S
2y
=0.8
2
m≈1.13m
即2.0s末小球在y方向的速度大小为0.80m/s，2.0s内运动的位移大小为1.13m．
（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
=0.20m/s
2
风力F
2
作用为：t=
v
y
a
2
=4.0s
故风力F
2
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=
S
y
+
v
′
2y
-
v
2y
2(-
a
2
)
解得
v
′
y
=-
2
a
2
S
y
+
v
2y
=-0.4
6
m/s
故合速度为
v=
v
2x
+v
′
2y
=
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
=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轴…”主要考查了你对 【匀变速直线运动的位移与时间的关系】，【力的合成】，【力的分解】，【牛顿第二定律】 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/202210/310807.html
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