Question

【題目】風洞是研究空氣動力學的實驗設備. 如圖所示，將光滑剛性桿水平固定在風洞內距地面高度H=3. 2m處，一勁度系數較大的輕彈簧套在水平桿上，左端固定，彈簧原長小于桿長，桿上還套有質量m=2. 0kg、可沿桿滑動的小球，小球緊靠彈簧右側但不連接. 現向左推動小球壓縮彈簧，將小球每次都推至圖中P點時由靜止釋放，P點到桿右端M點的距離s=0. 5m. 無風時小球運動到M點時的速度m/s；當施加水平向左的恒定風力F1時，小球運動到M點時的速度大小m/s、方向水平向右. 重力加速度g取10m/s2. 求：

（1）小球推至P點時彈簧中的彈性勢能；

（2）水平向左的風力F1；

（3）調整水平風力的大小，小球落地點與桿右端M點間水平距離x的范圍.

Answer 1

【答案】(1)16J (2)14N (3) M點左側5. 12m至右側3. 2m的范圍內

【解析】

（1）根據

解得：

J

（2）由動能定理：

解得：

N

（3）風力為0時，小球落在右側最遠處。

小球到達M點時的速度為0時，小球落在左側最遠處。

解得

m，m

即落點在距M點左側5. 12m至右側3. 2m的范圍內.