题目

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而高度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： （1） 小球在水平方向上做什么运动？ （2） 小球在空中的运动时间； （3） 小球落地时的速度大小和方向。（速度方向可用速度与水平方向夹角的三角函数表示） 答案： 解：小球在水平方向上受到恒定的风力做匀减速直线运动 解：竖直方向 H=12gt2 所以 t=2Hg=0.8 s 解：水平方向加速度 a=Fm=5m/s2 落地时 水平速度 vx=v0−at 解得 vx=4m/s 竖直速度 vy=gt 解得 vy=8m/s 实际落地速度 v=vx2+vy2 解得 v=45m/s 设落地速度与水平方向的夹角为θ，所以 tanθ=vyvx=2

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