题目内容

(12分)如图所示是一个模拟风洞中的实验,空气压缩机在风洞可形成竖直向上的均匀气流。将一质量m=2kg的圆球套在与水平面成37°角的细直杆上,直杆固定不动,球内壁与杆间动摩擦因数μ=0.5,将此装置置于风洞中,气流可对球施加竖直向上的恒力F,某时刻由静止释放小球,经t=1s,小球通过的位移为S=0.5m.取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。

(1)求小球运动的加速度大小;
(2)求恒力F的大小;
(3)求运动1s内,小球机械能的变化量ΔE;

(1)1 m/s2  (2) 10N或30N  (3)-5J或7J

解析试题分析:(1)小球做匀加速运动,
(2)若小球向下运动,F1<mg,由牛顿第二定律:

代入数据解得:F1=10N
若小球向上运动,F1>mg,由牛顿第二定律:

代入数据解得:F2=30N
(4)若小球沿杆向下运动,
根据功能关系
若小球沿杆向上运动,
根据功能关系
考点:本题考查牛顿运动定律、功能关系

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