Question

風洞實驗室能產生大小和方向均可改變的風力．如圖所示，在風洞實驗室中有足夠大的光滑水平面，在水平面上建立xOy直角坐標系．質量m=0.5kg的小球以初速度v0=0.40m/s從O點沿x軸正方向運動，在0~2.0s內受到一個沿y軸正方向、大小F1=0.20N的風力作用；小球運動2.0s后風力方向變為y軸負方向、大小變為F2=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內運動的位移大小；
（2）風力F2作用多長時間，小球的速度變為與初速度相同；
（3）小球回到x軸上時的動能．
          

Answer 1

解：（1）設在0~2.0s內小球運動的加速度為a1，則      （1分）
2.0s末小球在y方向的速度                                  （1分）
代入數據解得 m/s                                          （1分）
沿x軸方向運動的位移                                        （1分）
沿y軸方向運動的位移                                     （1分）
2.0s內運動的位移                                     （1分）
代入數據解得                                    （2分）
（2）設2.0s后小球運動的加速度為a2，F2的作用時間為t2時小球的速度變為與初速度相同．則                                                （1分）
                                                              （1分）
代入數據解得                                              （1分）
（3）設小球回到x軸上時的動能為Ek，由動能定理有
                                         （2分）
代入數據解得  Ek="0.28J                                 "

解析