题目内容
【题目】如图所示长方形光滑水平台面WXYZ，WX边长为1.0m，XY边长为1.5m，距离地面h=0.8m。一质量m=1kg的小球从W静止出发，在CD区域之间受到沿着WZ方向恒力F1的作用，F1=25N，CD区域沿WZ方向间距为d，d=0.5m。当小球到达D点时撤去F1，并立即对小球施加变力F2，使得小球开始做半径R=1m的匀速圆周运动，最终小球从Y点离开光滑水平台面开始做平抛运动。当小球离开台面瞬间，静止于X正下方水平地面上A点的滑块获得一水平初速度，在小球落地时恰好与之相遇，滑块可视为质点，滑块与地面之间的动摩擦因素μ=0.2，取g=10m/s2
（1）求F2的大小；
（2）求小球在光滑水平台面运动的总时间；
（3）求滑块运动的初速度。
【答案】25N；0.51s；v0=6.65m/s arctan
【解析】
（1）小球在CD之间，根据牛顿第二定律：
，匀变速直线运动：
，解得
，之后做匀速圆周运动：
（2）小球开始匀加速时间，结合（1）得到：
小球做匀速圆周运动，根据线速度公式
得到：
运动总时间：
（3）小球平抛：
h=
gt′2，x=vt′；
解得t′=0.4s，x=2m；
对滑块：
μm′g=m′a′，
x′=v0t′-a′t′2，
x′2=x2+（XY）2
解得v0=6.65m/s；设v0与XY夹角为θ，tanθ=
=；
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