Question

【題目】風動實驗室可以產生水平向右、大小可以調節的風力，小米同學在風動實驗室研究風力大小，進行了下述實驗：將一根套有小球的細直桿OA放入風洞實驗室，小球的質量為m=0.5kg，球的孔徑略大于細桿的直徑，桿OA的長度為L=3m，取g=10m/s2。

（1）先將桿沿著水平方向固定，如圖甲所示，調節風力的大小F1=2.5N，小球恰能沿桿向右勻速運動，求小球與桿間的動摩擦因素μ；

（2）再將桿沿與水平呈θ=37o方向固定，如圖乙所示。調節風力大小并保持不變，將小球從底端O點由靜止釋放，經過t=2s，小球滑到桿的頂端A點，求風力大小F2。（已知sin37o=0.6，cos37o=0.8）

Answer 1

【答案】（1）0.05；（2）4N

【解析】

(1)當桿水平放置時，小球水平方向上受風力F1和滑動摩擦力f1、豎直方向上受重力mg和細桿的支持力N1作用，由小球做勻速直線運動，有：

水平方向上：

，

豎直方向上：

，

物體所受到滑動摩擦力：

，

解得：

；

(2)其受力分析如圖所示：

x軸上：

，

y軸上：

，，

解得：

F2=4N。