Question

（16分）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=0.5kg的小球以初速度v₀=0.40m/s從O點(diǎn)沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，在0~2.0s內(nèi)受到一個(gè)沿y軸正方向、大小F₁=0.20N的風(fēng)力作用；小球運(yùn)動(dòng)2.0s后風(fēng)力方向變?yōu)閥軸負(fù)方向、大小變?yōu)镕₂=0.10N（圖中未畫出）．試求：

（1）2.0s末小球在y方向的速度大小和2.0s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大�。�

（2）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；

（3）小球回到x軸上時(shí)的動(dòng)能．

Answer 1

（16分）解：（1）設(shè)在0~2.0s內(nèi)小球運(yùn)動(dòng)的加速度為a₁，則        （1分）

       2.0s末小球在y方向的速度                                                         （1分）

       代入數(shù)據(jù)解得  m/s                                                                      （1分）

沿x軸方向運(yùn)動(dòng)的位移                                                                 （1分）

       沿y軸方向運(yùn)動(dòng)的位移                                                             （1分）

       2.0s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移                                                           （2分）

       代入數(shù)據(jù)解得                                                          （2分）

（2）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                                                                                    （1分）

                                                                                                          （1分）

代入數(shù)據(jù)解得                                                                            （1分）

（3）設(shè)小球回到x軸上時(shí)的動(dòng)能為E_k，由動(dòng)能定理有

                                                                     （2分）

代入數(shù)據(jù)解得  E_k=0.28J                                                                            （2分）