Question

【題目】風洞是研究空氣動力學的實驗設備。如圖，將剛性桿水平固定在風洞內(nèi)距地面高度H=3．2m處，桿上套一質量m=3kg，可沿桿滑動的小球。將小球所受的風力調節(jié)為F=15N，方向水平向左。小球以速度=8m/s向右離開桿端，假設小球所受風力不變，取g=10m/s2。求：

（1）小球落地所需時間和離開桿端的水平距離；

（2）小球落地時的動能。

（3）小球離開桿端后經(jīng)過多少時間動能為78J?

Answer 1

【答案】 （1）4．8m （2）120J （3）0．24s 0．4s

【解析】試題分析：（1）由題意可得小球在豎直方向做自由落體運動，由公式

帶入數(shù)據(jù)可得運動時間為（1分）

小球在水平方向做勻減速運動，由牛頓第二定律

帶入數(shù)據(jù)可得加速度為：（1分）

水平位移公式為：

帶入數(shù)據(jù)可得位移為：（1分）

（2）以小球為研究對象，令小球的初動能為，末動能為

由動能定理（1分）

帶入數(shù)據(jù)可得（1分）

（3）小球離開桿后經(jīng)過時間t的水平位移（1分）

下落的高度為H，

由動能定理（1分）

將和代入得

帶入數(shù)據(jù)得，（1分）