Question

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．

Answer 1

解析：（1）设在0-2.0s内小球运动的加速度为a₁，则 （1分）       

    2.0s末小球在y方向的速度    代入数据解得 m/s （2分）

沿x轴方向运动的位移  沿y轴方向运动的位移     （2分）

    2.0s内运动的位移     代入数据解得 （2分）

（2）设2.0s后小球运动的加速度为a₂，F₂的作用时间为t₂时小球的速度变为与初速度相同．  则 （1分）        （1分）  代入数据解得  （2分）

（3）设小球回到x轴上时的动能为E_k，由动能定理有

     （3分）代入数据解得  E_k=0.28J     （2分）