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

解析：（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    代入數據解得 m/s （2分）

沿x軸方向運動的位移  沿y軸方向運動的位移     （2分）

    2.0s內運動的位移     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  （2分）

（3）設小球回到x軸上時的動能為E_k，由動能定理有

     （3分）代入數據解得  E_k=0.28J     （2分）