Question

【題目】風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室能產(chǎn)生大小和方向均可改變的風(fēng)力。如圖所示，在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中有足夠大的光滑水平面，在水平面上建立xOy直角坐標(biāo)系。質(zhì)量m＝0.5 kg的小球以初速度v0＝0.40 m/s從O點(diǎn)沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，在0～2.0 s內(nèi)受到一個(gè)沿y軸正方向、大小F1＝0.20 N的風(fēng)力作用；小球運(yùn)動(dòng)2.0 s后風(fēng)力方向變?yōu)檠?/span>y軸負(fù)方向、大小變?yōu)?/span>F2＝0.10 N(圖中未畫出)。試求：

（1）2.0 s末小球在y軸方向的速度大小

（2）2.0 s內(nèi)小球運(yùn)動(dòng)的位移大小；

（3）風(fēng)力F2作用多長(zhǎng)時(shí)間，小球的速度變?yōu)榕c初速度相同。

Answer 1

【答案】（1）0.8m/s（2）1.1m（3）4.0s

【解析】試題分析：小球受重力、支持力和風(fēng)的推力，在x方向不受外力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在y方向受到恒定的力，故y方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解的知識(shí)進(jìn)行分析計(jì)算；當(dāng)y方向的分速度減為零時(shí)，小球的速度變?yōu)榕c初速度相同，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式求解即可．

（1）設(shè)在0～2.0s內(nèi)小球運(yùn)動(dòng)的加速度為，則，

2.0s末小球在y方向的速度，代入得；

（2）沿x軸方向運(yùn)動(dòng)的位移；

沿y軸方向運(yùn)動(dòng)的位移；

2.0s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移

（3）設(shè)2.0s后小球運(yùn)動(dòng)的加速度為a2，F2的作用時(shí)間為t2時(shí)小球的速度變?yōu)榕c初速度相同．則有，代入數(shù)據(jù)解得．