(2014?丰台区二模)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
(1)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a 1 ,则根据牛顿第二定律,有F 1 =ma 1 解得:a 1 = F 1 m =0.40m/ s 2 根据运动学公式,有V y =a 1 t=0.80m/sS y = 1 2 a 1 t 2 =0.80mS x =V 0 t=0.80m故合位移为S= S 2x + S 2y =0.8 2 m≈1.13m 即2.0s末小球在y方向的速度大小为0.80m/s,2.0s内运动的位移大小为1.13m.(2)根据牛顿第二定律,风力F 2 作用时物体的加速度为:a 2 = F 2 m =0.20m/s 2 风力F 2 作用为:t= v y a 2 =4.0s故风力F 2 作用4s的时间,小球的速度变为与初速度相同.(3)小球回到x轴上,则y方向的分位移为零,根据运动学公式,有0= S y + v ′ 2y - v 2y 2(- a 2 ) 解得 v ′ y =- 2 a 2 S y + v 2y =-0.4 6 m/s故合速度为 v= v 2x +v ′ 2y = 0. 4 2 +( 0.4 6 ) 2 =0.4 7 m/s故小球回到x轴上时的动能为 E k = 1 2 m v 2 =0.28J .
(1)小球做匀速直线运动,由平衡条件得:0.5ng=μmg,则动摩擦因数μ=0.5;(2)以小球为研究对象,在垂直于杆方向上,由平衡条件得:F N +0.5mgsin37°=mgcos37°,在平行于杆方向上,由牛顿第二定律得:0.5mgcos37°+mgsin37°-μF N =ma,解得:a=9m/s 2 ,小球做初速度为零的匀加速直线运动,由位于公式得:s= 1 2 at 2 ,运动时间t= 2s a = 2×0.6 9 ≈0.365s;答:(1)动摩擦因数为0.5;(2)小球从静止出发在细杆上滑下距离s=0.6m所需时间为0.365s.
(1)小球在y轴方向的加速度为a1 ,2s末速度大小为v1a1=
F1 |
m |
0.2 |
0.5 |
v1=a1t1=0.4×2m/s=0.8m/s
(2)在F1作用下,经过2s,小球沿y轴运动的距离为y
则y=
1 |
2 |
1 |
2 |
在F2作用下,小球加速度为a2,经过2s小球回到x轴.?y=v1t2?
1 |
2 |
代入数据解得:a2=1.2m/s2
在F2作用下,经过时间t小球在y轴方向速度为零时,小球速度与初速度相同0=v1-a2t
代入数据解得:t=
2 |
3 |
(3)当小球回到x轴上时,沿y轴的速度为v2v2=v1-a2t2=0.8-1.2×2m/s=-1.6m/s,
小球动能为:Ek=
1 |
2 |
1 |
2 |
答:(1)2.0s末小球在y方向的速度为0.8m/s;
(2)风力F2作用
2 |
3 |
(3)小球回到x轴上时的动能为0.68J.
答:(2)风力F2作用23s时间后,小球的速度变为与初速度相同.(3)小球回到x轴上时的动能为0.68J.
答:当杆水平放置时的压力等于重力,摩擦力为:f水平=kG,由于小球匀速滑动,所以风力大小等于摩擦力,即风力为kG,当杆竖直放置时,风力大小不变,仍为kG,所以此时压力为kG根据摩擦力与压力的关系,可知此时摩擦力为f竖直=k×kG=k2G.故答案为:k2G.
答:无风时,托盘测力计示数为15N说明飞机受到的重力为15N.对飞机吹风时托盘测力计的示数变为为7牛,示数减小,托盘测力计示数减小的原因是空气在流速大的地方压强小、空气在流速小的地方压强大,飞机受到了一个向上的升力,升力的大小为F′=G-F=15N-7N=8N.故答案为:小;8.