问题 计算题

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

解:(1)设在0~2.0s内小球运动的加速度为a1,则

2.0s末小球在y方向的速度

代入数据解得m/s

沿x轴方向运动的位移

沿y轴方向运动的位移

2.0s内运动的位移

代入数据解得

(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

代入数据解得

(3)设小球回到x轴上时的动能为Ek,由动能定理有

代入数据解得Ek=0.28J

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