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    风洞实验室能产生大小和方向均可改变的风力．如图所示，在风洞实验室中有足够大的光滑水平面，在水平面上建立xOy直角坐标系．质量m=0.5kg的小球以初速度v=0.40m/s从O点沿x轴正方向运动，在0～2.0s内受到一个沿y轴正方向、大小F1=0.20N的风力作用；小球运动2.0s后风力方向变为y轴负方向、大小变为F2=0.10N（图中未画出）．试求：
    （1）2.0s末小球在y方向的速度大小和2.0s内运动的位移大小；
    （2）风力F2作用多长时间，小球的速度变为与初速度相同；
    （3）小球回到x轴上时的动能．

    【答案】分析：（1）小球受重力、支持力和风的推力，在x方向不受外力，做匀速直线运动，在y方向受到恒定的力，故y方向做匀变速直线运动，根据运动的合成与分解的知识进行分析计算；（2）当y方向的分速度减为零时，小球的速度变为与初速度相同，根据运动学公式列式求解即可；
    （3）根据运动学公式和牛顿第二定律先分析清楚y方向的运动规律，然后根据运动学公式求出回到x轴时物体的速度，得到动能．
    解答：解：（1）球受重力、支持力和风的推力，在x方向不受外力，做匀速直线运动，在y方向受到恒定的力，故y方向做匀变速直线运动；
    设在0～2.0s内小球运动的加速度为a1，则根据牛顿第二定律，有F1=ma1
    解得：a1=根据运动学公式，有
    Vy=a1t=0.80m/s
    Sy=a1t2=0.80m
    Sx=Vt=0.80m
    故合位移为
    S=即2.0s末小球在y方向的速度大小为0.80m/s，2.0s内运动的位移大小为1.13m．
    （2）根据牛顿第二定律，风力F2作用时物体的加速度为：a2==0.20m/s2
    风力F2作用为：t==4.0s
    故风力F2作用4s的时间，小球的速度变为与初速度相同．
    （3）小球回到x轴上，则y方向的分位移为零，根据运动学公式，有
    0=解得
    =-0.4m/s
    故合速度为
    =0.4m/s
    故小球回到x轴上时的动能为．
    点评：本题关键要将小球的运动沿着x、y方向正交分解，x方向做匀速直线运动，y方向做匀变速直线运动，然后根据运动学公式进行列式求解．
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    （1）2.0s末小球在y方向的速度大小和2.0s内运动的位移大小；
    （2）风力F2作用多长时间，小球的速度变为与初速度相同；
    （3）小球回到x轴上时的动能．

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    （1）2.0s末小球在y方向的速度大小和2.0s内运动的位移大小；

    （2）风力F2作用多长时间，小球的速度变为与初速度相同；

    （3）小球回到x轴上时的动能．

     

                   

     

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    （1）2.0s末小球在y方向的速度大小和2.0s内运动的位移大小；

    （2）风力F2作用多长时间，小球的速度变为与初速度相同；

    （3）小球回到x轴上时的动能．

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    （1）2.0s末小球在y方向的速度大小和2.0s内运动的位移大小；
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    （1）2.0s末小球在y方向的速度大小和2.0s内运动的位移大小；

    （2）风力F2作用多长时间，小球的速度变为与初速度相同。

     

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