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试卷云
96.风洞实验室中可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力。如图所示为某风洞里模拟做实验的示意图,一质量为1 kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°。现小球在F=20 N的竖直向上的风力作用下,从A点静止出发沿直杆向上运动,已知杆与球间的动摩擦因数μ=。g取10 m/s2。试求:
(1)小球运动的加速度a1的大小。
(2)若风力F作用1.2 s后撤去,求小球上滑过程中距A点的最大距离xm。
【答案】(1)2.5m/s2
(2)2.4m
【知识点】牛顿定律与直线运动-复杂过程
【详解】(1)在力F作用时有
(F-mg)sin 30°-μ(F-mg)cos 30°=ma1
解得
a1=2.5 m/s2
(2)刚撤去F时,小球的速度
v1=a1t1=3 m/s
小球的位移
x1=t1=1.8 m
撤去力F后,小球上滑时有
mgsin 30°+μmgcos 30°=ma2
解得
a2=7.5 m/s2
因此小球上滑时间
t2==0.4 s
上滑位移
x2=t2=0.6 m
则小球上滑的最大距离为
xm=x1+x2=2.4 m