（2024·全国·模拟预测）中国打造的JF-22超高速风洞，能够模拟在40~100公里的高空中，以每秒10公里的高速飞行，这相当于大约30倍音速的飞行条件。如图所示为简化的该风洞实验室的侧视图，虚线AB和CD之间是风洞区域，物体进入该区域，就会受到水平方向的恒定风力，离开该区域，就不会受到风的作用力，一科研人员将一质量为m的小球从虚线CD上的M点以某一速度
（大小未知）抛入风洞区域，小球从M点正上方AB边上的N点与虚线AB成
角射出风洞区域。已知初速度
与水平方向的夹角
，虚线AB和CD间距为H，重力加速度为g，
，
，求：
（1）小球抛出时的初速度
的大小；
（2）风对小球的作用力大小。
【答案】（1）
；（2）
【知识点】用动能定理求解外力做功和初末速度、两个变速直线运动的合成
【详解】（1）设小球到达N点时的速度大小为v，由题意可得，小球在垂直于虚线方向上做竖直上抛运动，在沿风力方向上做匀变速直线运动，由于N点在M点正上方，可得
对小球由M点到N点过程，应用动能定理可得
，
代入数据解得小球抛出时的初速度
（2）设小球由M点运动到N点所需时间为t，水平方向的加速度为
，则满足
又
由以上三式得
又有牛顿第二定律得，小球所受风力
解得
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