综合题12.0分
物理

风洞是研究空气动力学的实验设备。如图,将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度H=3.2m处,杆上套一质量m=3kg,可沿杆滑动的小球。将小球所受的风力调节为F=15N,方向水平向左。小球以速度v0=8m/s向右离开杆端,假设小球所受风力不变,取g=10m/s2。求:

38.小球落地所需时间和离开杆端的水平距离;

39.小球落地时的动能。

40.小球离开杆端后经过多少时间动能为78J?

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

4.8m

解析

(1)小球在竖直方向做自由落体运动,运动时间为

t===0.8s;

小球在水平方向做匀减速运动,加速度

a===5m/s2;

则水平位移s=v0t﹣at2=8×0.8﹣=4.8m

考查方向

运动的合成和分解.

解题思路

小球离开杆后在竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀减速直线运动;根据自由落体运动规律可求得时间;根据水平方向的匀变速直线运动规律可求得水平位移;

易错点

两个分运动之间的关系

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

120J

解析

由动能定理

EK﹣mv02=mgH﹣Fx

解得:Ek=120J

考查方向

动能定理

解题思路

对小球下落全过程由动能定理列式可求得落地时的动能;

易错点

动能定理列式求解

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

0.24s

解析

小球离开杆后经过时间t的水平位移

x=v0t﹣at2

竖直分位移h=gt2;

由动能定理EK﹣mv02=mg×gt2﹣Fx

将EK=78J和v0=8m/s代入得

125t2﹣80t+12=0

解得t1=0.4s,t2=0.24s

考查方向

动能定理

解题思路

设达到78J用时为t,根据运动学公式求出其竖直分位移和水平分位移;再对下落过程由动能定理列式,根据数学规律可求得速度为78J所用的时间.

易错点

数学规律的应用,要注意体会物理对于数学知识应用的考查