Question

【題目】天羽同學(xué)學(xué)習(xí)了風(fēng)洞是可以產(chǎn)生水平方向、風(fēng)速大小可以調(diào)節(jié)的風(fēng)力的設(shè)備，準(zhǔn)備在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)將個(gè)套有小球的細(xì)直桿AO放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球的質(zhì)量m＝1kg，球的孔徑略大于細(xì)桿的直徑，桿AO的長(zhǎng)度為h＝1.45m，g取10m/s2。

（1）先將桿沿水平方向固定，如圖（1）所示，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小為F1＝8N，小球恰能沿桿勻速運(yùn)動(dòng)，求小球與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1；

（2）再將桿沿豎直方向固定，桿AB處于無風(fēng)部分，長(zhǎng)度h1＝0.45m。風(fēng)洞的風(fēng)僅吹向桿的BO部分，長(zhǎng)度為h2＝1.00m。如圖（2）所示，改變風(fēng)速大小為F2并保持恒定，將小球從頂端A處由靜止釋放到底端O點(diǎn)，恰好到達(dá)底端O點(diǎn)小球速度為零。求小球從A點(diǎn)滑至O點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t及風(fēng)力大小F2。

Answer 1

【答案】（1）0.8（2）0.97s， 18.125N。

【解析】

（1）根據(jù)小球勻速運(yùn)動(dòng)可知小球所受摩擦力，根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式以及小球豎直方向的受力情況即可聯(lián)立解得動(dòng)摩擦因數(shù)μ1。
（2）桿豎直放置時(shí)，對(duì)小球受力分析，結(jié)合動(dòng)能定理可求得小球到B處的速度大小，根據(jù)平均速度公式可求得從A到O的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，全過程應(yīng)用動(dòng)能定理即可求得F2的大小。

（1）桿水平放置時(shí)，小球水平方向受風(fēng)力F1和滑動(dòng)摩擦力Ff1、豎直方向受重力mg和細(xì)桿的支持力同FN1，

由題意知小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，

水平方向有：

在豎直方向有：

物體所受滑動(dòng)摩擦力：

解得：

（2）設(shè)小球到B的速度為v，從A到B的過程由動(dòng)能定理得：

解得：

由平均速度公式得：

解得：

全程有動(dòng)能定理得：

解得：