Question

【题目】风洞是研究空气动力学的实验设备. 如图所示，将光滑刚性杆水平固定在风洞内距地面高度H=3. 2m处，一劲度系数较大的轻弹簧套在水平杆上，左端固定，弹簧原长小于杆长，杆上还套有质量m=2. 0kg、可沿杆滑动的小球，小球紧靠弹簧右侧但不连接. 现向左推动小球压缩弹簧，将小球每次都推至图中P点时由静止释放，P点到杆右端M点的距离s=0. 5m. 无风时小球运动到M点时的速度m/s；当施加水平向左的恒定风力F1时，小球运动到M点时的速度大小m/s、方向水平向右. 重力加速度g取10m/s2. 求：

（1）小球推至P点时弹簧中的弹性势能；

（2）水平向左的风力F1；

（3）调整水平风力的大小，小球落地点与杆右端M点间水平距离x的范围.

Answer 1

【答案】(1)16J (2)14N (3) M点左侧5. 12m至右侧3. 2m的范围内

【解析】

（1）根据

解得：

J

（2）由动能定理：

解得：

N

（3）风力为0时，小球落在右侧最远处。

小球到达M点时的速度为0时，小球落在左侧最远处。

解得

m，m

即落点在距M点左侧5. 12m至右侧3. 2m的范围内.