Question

8．如圖所示為一風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，一質(zhì)量為1kg的小球套在一根固定的直桿上，直桿與水平面夾角θ為37°．現(xiàn)小球在F=20N的豎直向上的風(fēng)力作用下，從A點(diǎn)靜止出發(fā)向上運(yùn)動，已知桿與球間的動摩擦因數(shù)μ=0.5．試求：（sin37°=0.6，con37°=0.8g=10m/s²）
（1）小球運(yùn)動的加速度a₁；
（2）若風(fēng)力作用一段時間后，使風(fēng)力大小不變，方向立即改為水平向左，求改變風(fēng)力后小球的加速度a₂．

Answer 1

分析 首先分析撤去前小球的受力情況：重力、拉力，桿的支持力和滑動摩擦力，采用正交分解法，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度．再用同樣的方法求出撤去后小球的加速度．

解答 解：（1）在風(fēng)力F作用時，根據(jù)牛頓第二定律得：
（F-mg）sin37°-μ（F-mg）cos37°=ma₁
解得：a₁=2m/s² 方向沿桿向上
（2）風(fēng)力方向改變后，小球加速度為a₂，根據(jù)牛頓第二定律得：
-mgsin37°-Fcos37°-μN(yùn)=ma₂
N+mgcos37°=Fsin37°
解得：a₂=24 m/s²
答：（1）小球運(yùn)動的加速度a₁為2m/s² ；
（2）若風(fēng)力作用一段時間后，使風(fēng)力大小不變，方向立即改為水平向左，則改變風(fēng)力后小球的加速度a₂為24m/s²．

點(diǎn)評 本題主要考查了牛頓第二定律的直接應(yīng)用，要求同學(xué)們能正確分析小球的受力情況，能根據(jù)正交分解法求解合力，難度適中．