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(1)2.0s末小球在y方向的速度大小;
(2)2.0s内运动的位移大小;
(3)风力F2作用多长时间,小球的速度变为与初速度相同.

分析 (1)小球受重力、支持力和风的推力,在x方向不受外力,做匀速直线运动,在y方向受到恒定的力,故y方向做匀变速直线运动,根据运动的合成与分解的知识进行分析计算;
(2)根据位移时间公式求出分位移大小,再进行合成.
(3)当y方向的分速度减为零时,小球的速度变为与初速度相同,根据运动学公式列式求解即可.

解答 解:(1)小球受重力、支持力和风的推力,在x方向不受外力,做匀速直线运动,在y方向受到恒定的力,故y方向做匀变速直线运动;
设在0~2.0s内小球运动的加速度为a1,则根据牛顿第二定律,有 F1=ma1
解得:a1=$\frac{{F}_{1}}{m}$=$\frac{0.2}{0.5}$=0.4m/s2
根据运动学公式,2.0s末小球在y方向的速度大小为:vy=a1t=0.80m/s
(2)2s内小球沿y方向的分位移为:Sy=$\frac{1}{2}$a1t2=0.80m
x方向的位移为:Sx=v0t=0.80m
故合位移为:S=$\sqrt{{S}_{x}^{2}+{S}_{y}^{2}}$=0.8$\sqrt{2}$≈1.13m
即2.0s内运动的位移大小为1.13m.
(3)根据牛顿第二定律,风力F2作用时物体的加速度为:
a2=$\frac{{F}_{2}}{m}$=$\frac{0.1}{0.5}$=0.20m/s2
风力F2作用时间为:t=$\frac{{v}_{y}}{{a}_{2}}$=$\frac{0.8}{0.2}$s=4.0s
故风力F2作用4s的时间,小球的速度变为与初速度相同.
答:(1)2.0s末小球在y方向的速度大小为0.80m/s;
(2)2.0s内运动的位移大小是1.13m;
(3)风力F2作用4s时间,小球的速度变为与初速度相同.

点评 本题关键要将小球的运动沿着x、y方向正交分解,x方向做匀速直线运动,y方向做匀变速直线运动,然后根据运动学公式进行列式求解.

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