Question

4．如圖所示，在光滑的水平面上有坐標(biāo)系xOy，可視為質(zhì)點(diǎn)的鐵  塊的初始位置為（-2m，0），并用長度為l=2m不可伸長的輕繩拴接  于坐標(biāo)原點(diǎn)O，鐵塊的質(zhì)量為m=1kg．現(xiàn)給鐵塊一沿y軸正方向的初速度，初速度大小為v₀=2m/s，同時施加沿x軸正方向的恒力，恒力大小為F=10N．求輕繩再次拉直時鐵塊的速度．

Answer 1

分析 小球在復(fù)合場中注意分清小球的運(yùn)動過程，鐵塊沿x軸正方向做勻加速直線運(yùn)動，繩子拉直前沿y方向做勻速運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式求解．

解答 解：鐵塊沿x軸正方向做勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律：
F=ma
由運(yùn)動學(xué)公式：
x+l=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$
v_x=at
繩子拉直前沿y方向做勻速運(yùn)動，有：
y=v₀t
繩子被拉直時：x²+y²=l²
速度大小為v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{x}^{2}}$
方向：tan$θ=\frac{{v}_{0}}{{v}_{x}}$
聯(lián)立解得：V=$2\sqrt{17}m/s$
tanθ=0.25
答：輕繩再次拉直時鐵塊的速度$2\sqrt{17}m/s$．

點(diǎn)評 本題考查小球在復(fù)合場中的運(yùn)動，關(guān)鍵要分清小球的運(yùn)動過程，小球即做勻速直線運(yùn)動，又做勻加速直線運(yùn)動，題目綜合性較強(qiáng)，有一定的難度．