Question

【題目】天羽同學學習了風洞是可以產生水平方向、風速大小可以調節(jié)的風力的設備，準備在風洞實驗室進行如下實驗�，F(xiàn)將個套有小球的細直桿AO放入風洞實驗室，小球的質量m＝1kg，球的孔徑略大于細桿的直徑，桿AO的長度為h＝1.45m，g取10m/s2。

（1）先將桿沿水平方向固定，如圖（1）所示，調節(jié)風力的大小為F1＝8N，小球恰能沿桿勻速運動，求小球與桿的動摩擦因數(shù)μ1；

（2）再將桿沿豎直方向固定，桿AB處于無風部分，長度h1＝0.45m。風洞的風僅吹向桿的BO部分，長度為h2＝1.00m。如圖（2）所示，改變風速大小為F2并保持恒定，將小球從頂端A處由靜止釋放到底端O點，恰好到達底端O點小球速度為零。求小球從A點滑至O點經歷的時間t及風力大小F2。

Answer 1

【答案】（1）0.8（2）0.97s， 18.125N。

【解析】

（1）根據(jù)小球勻速運動可知小球所受摩擦力，根據(jù)滑動摩擦力公式以及小球豎直方向的受力情況即可聯(lián)立解得動摩擦因數(shù)μ1。
（2）桿豎直放置時，對小球受力分析，結合動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的運動時間，全過程應用動能定理即可求得F2的大小。

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

由題意知小球做勻速直線運動，

水平方向有：

在豎直方向有：

物體所受滑動摩擦力：

解得：

（2）設小球到B的速度為v，從A到B的過程由動能定理得：

解得：

由平均速度公式得：

解得：

全程有動能定理得：

解得：