Question

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．
          

Answer 1

解：（1）设在0~2.0s内小球运动的加速度为a1，则      （1分）
2.0s末小球在y方向的速度                                  （1分）
代入数据解得 m/s                                          （1分）
沿x轴方向运动的位移                                        （1分）
沿y轴方向运动的位移                                     （1分）
2.0s内运动的位移                                     （1分）
代入数据解得                                    （2分）
（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                                                （1分）
                                                              （1分）
代入数据解得                                              （1分）
（3）设小球回到x轴上时的动能为Ek，由动能定理有
                                         （2分）
代入数据解得  Ek="0.28J                                 "

解析