Question

【題目】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量m=4.0kg的物體靜止在水平地面上，現(xiàn)用一大小F=20Ｎ、與水平方向成θ=37°斜向上的力拉物體，使物體沿水平地面做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。已知物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50，sin37=0.60，cos37=0.80，空氣阻力可忽略不計(jì)，取重力加速度g=10m/s2。求：

（1）物體運(yùn)動(dòng)s=1.0m時(shí)的速度大小v；

（2）物體運(yùn)動(dòng)s=1.0m時(shí)的動(dòng)能Ek

（3）物體運(yùn)動(dòng)s=1.0m的過(guò)程中，拉力F所做的功W；

（4）分析動(dòng)能Ek與拉力F所做的功W不相等的原因；

（5）如果保持拉力的方向不變，則要使物體沿水平面運(yùn)動(dòng)，拉力的大小F應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？

Answer 1

【答案】（1）1.0m/s （2）2.0J （3）16J （4）動(dòng)能的變化量等于合外力做的功，除拉力F做功外，還有摩擦力做功 （5）18.2N~66.7N

【解析】

物體沿豎直方向所受合力為零，設(shè)地面對(duì)物體的支持力為N，因此有

N+Fsinθ=mg

物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受摩擦力

f=μN(yùn)=μ（mg-Fsinθ）

根據(jù)牛頓第二定律，有

Fcosθ-f=ma

解得：

a=0.50m/s2

（1）物體運(yùn)動(dòng)s=1.0m時(shí)的速度大小

；

（2）物體運(yùn)動(dòng)s=1.0m時(shí)的動(dòng)能

（3）物體運(yùn)動(dòng)s=1.0m的過(guò)程中，拉力F所做的功

（4）動(dòng)能Ek與拉力F所做的功W不相等的原因：動(dòng)能的變化量等于合外力做的功，除拉力F做功外，還有摩擦力做功．

（5）要使物體運(yùn)動(dòng)需滿(mǎn)足

解得

F=18.2N

使物體不離開(kāi)地面，則

解得

F=66.7N

則F的范圍是

18.2N~66.7N