题目内容

如图所示,在光滑水平面上有坐标xOy,质量为1kg的质点开始静止在xOy平面上的原点O,某一时刻受到沿+x方向的恒力F1作用,F1的大小为2N,若力F1作用一段时间t0后撤去,撤去力F1后5s末质点恰好通过该平面上的A点,A点坐标为x=11m,y=15m.
(1)为使质点按题设条件通过A点,在撤去力F1的同时对质点施加一个沿+y方向的恒力F2,力F2应为多大?
(2)力F1作用时间t0为多长?
(3)在图中画出质点运动轨迹示意图,在坐标系中标出必要的坐标.
(1)沿y轴方向有:y=
1
2
a2t2

其中:a2=
F2
m

可得:F2=
2my
t2
=
2×1×15
52
=1.2N
(2)刚开始:a1=
F1
m
=2m/s

沿x轴方向的位移:x1=
1
2
a1t20

撤去力F1后5s位移:x2=vt=a1t0t
由题意:x1+x2=11
联立解得:t0=1s
(3)由(2)问知x1=1m,物体做曲线运动,轨迹如图:
答:(1)为使质点按题设条件通过A点,力F2应为1.2N;(2)力F1作用时间1s;(3)轨迹如图.
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