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风洞一般称之为风洞试验,就是依据运动的相对性原理,将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中,人为制造气流流过,以此模拟空中各种复杂的飞行状态,获取实验数据。这是现代飞机、导弹、火箭等研制定型和生产的“绿色通道”。简单的说,风洞就是在地面上人为地创造一个“天空”。如图所示,两根光滑轨道固定在地面上,其中AB段水平且长度为7R,BC段为圆心角为37°的圆轨道且半径为5R,圆心在B点正上方。整个装置处在水平向右的风中,在A处固定一个小球1,另一个完全相同的小球2恰好能静止在C处。某时刻由静止释放小球1,经过一段时间后两球发生弹性碰撞,小球2从C处沿轨道飞出。已知两轨道间距离小于小球直径,小球所受风力恒为F,重力加速度大小为g。求:

(1)小球2的质量;
(2)小球1与小球2碰撞前瞬间小球1所受轨道的弹力大小;
(3)小球2在碰撞后飞行过程中到地面的最大距离;
(4)小球2落地瞬间风力的瞬时功率。

【答案】(1)小球2的质量为
4
F
3
g

(2)小球1与小球2碰撞前瞬间小球1所受轨道的弹力大小为
68
F
15

(3)小球2在碰撞后飞行过程中到地面的最大距离为3.34R;
(4)小球2落地瞬间风力的瞬时功率为
F
25
13
g
R
+
3
167
g
R
20
【解答】
【点评】
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