Question

12．如圖甲所示，光滑水平面上的O處有一質(zhì)量為m=2kg物體，物體同時(shí)受到兩個(gè)水平力的作用，F(xiàn)₁=4N，方向向右，F(xiàn)₂的方向向左，大小如圖乙所示，物體從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，求：
（1）當(dāng)t=0.5s時(shí)物體的加速度大小．
（2）物體在t=0至t=2s內(nèi)何時(shí)物體的加速度最大？最大值為多少？
（3）物體在t=0至t=2s內(nèi)何時(shí)物體的速度最大？最大值為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象求出t=0.5s時(shí)${F}_{2}^{\;}$的大小，再根據(jù)牛頓第二定律求加速度；
（2）合力最大時(shí)加速度最大，結(jié)合圖象求出最大值
（3）根據(jù)動(dòng)量定理求速度的最大值，當(dāng)加速度為零時(shí)，速度最大

解答 解：（1）根據(jù)圖象得，F(xiàn)₂=2t+2
當(dāng)t=0.5時(shí)，F(xiàn)₂=3N
根據(jù)牛頓第二定律$a=\frac{{F}_{1}^{\;}-{F}_{2}^{\;}}{m}=\frac{4-3}{2}m/{s}_{\;}^{2}=0.5m/{s}_{\;}^{2}$
（2）物體在t=0或t=2s時(shí)，合力最大，加速度最大，t=0時(shí)，${a}_{m}^{\;}=\frac{{F}_{1}^{\;}-{F}_{2}^{\;}}{m}=\frac{4-2}{2}m/{s}_{\;}^{2}=1m/{s}_{\;}^{2}$，方向水平向右
t=2s時(shí)，${a}_{m}^{\;}=\frac{{F}_{2}^{\;}-{F}_{1}^{\;}}{m}=\frac{6-4}{2}=1m/{s}_{\;}^{2}$，方向水平向左
（3）合力為零時(shí)，加速度為零，速度最大，根據(jù)動(dòng)量定理
${F}_{1}^{\;}{t}_{1}^{\;}-\overline{{F}_{2}^{\;}}{t}_{2}^{\;}=m{v}_{m}^{\;}-0$
右$4×1-\frac{2+4}{2}×1=2{v}_{m}^{\;}-0$
解得：${v}_{m}^{\;}=0.5m/s$
答：（1）當(dāng)t=0.5s時(shí)物體的加速度大小0.5$m/{s}_{\;}^{2}$．
（2）物體在t=0至t=2s內(nèi)t=0或t=2s物體的加速度最大，最大值為$1m/{s}_{\;}^{2}$
（3）物體在t=0至t=2s內(nèi)t=1s時(shí)物體的速度最大，最大值為0.5m/s

點(diǎn)評(píng) 本題是二力合成的動(dòng)態(tài)分析，關(guān)鍵就是將合力方向（即由正號(hào)變?yōu)樨?fù)號(hào)）的變化看做是大小的變化．從而求出加速的變化