Question

13．高一、21班同学小米做了如下实验，在离地1.8m高的光滑水平桌面上停放着质量为0.5kg的小滑块，用F=2N的水平推力向右从静止开始推滑块，当滑块向右运动2m时撤去，此时滑块恰好从桌边飞出落到地上，取g=10m/s²，空气阻力不计，求：
（1）撤去F时滑块的速度大小．
（2）从开始运动到落地的整个过程中，外力对滑块所做的总功．
（3）滑块刚落地时重力的瞬时功率．

Answer 1

分析 （1）水平推力持续作用在滑块上的过程，推力做功，根据动能定理求出滑块的速度．
（2）对整个运动过程，应用功的计算公式可以求出总功．
（3）滑块飞出桌边后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，求出落地时竖直方向速度，再根据P=mgv_y求解重力功率．

解答 解：（1）由动能定理得：Fs=$\frac{1}{2}$mv₀²-0，代入数据解得：v₀=4m/s；
（2）滑块从开始运动到落地过程，外力对滑块做的总功：W=Fs+mgh=13J；
（3）滑块飞出桌边后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，
落地时，竖直方向的速度为：v_y=$\sqrt{2gh}$=$\sqrt{2×10×1.8}$=6m/s，
滑块在落地时重力的功率大小为：P=mgv_y=0.5×10×6=30W；
答：（1）撤去F时滑块的速度大小为4m/s．
（2）从开始运动到落地的整个过程中，外力对滑块所做的总功是13J．
（3）滑块刚落地时重力的瞬时功率是30W．

点评 本题考查了求速度、功、功率问题，分析清楚物体运动过程，应用动能定理、功的计算公式、功率公式可以解题．