Question

【题目】如图所示，用水平拉力F，使质量m=5.0kg的物体以v0=1.2m/s的速度沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.40，空气阻力可忽略不计，取重力加速度g=10m/s2。

(1)求水平拉力F的大小；

(2)若从某时刻起，保持拉力F的大小不变，改为与水平成θ=37角斜向上拉此物体，使物体沿水平地面向右做匀加速直线运动。已知sin37=0.6，cos37=0.8。求：

①物体对地面的压力大小；

②物体运动过程中所受滑动摩擦力的大小；

③改变拉力方向后5.0s时物体的速度大小；

④改变拉力方向后5.0s时拉力F的功率；

⑤改变拉力方向后5.0s内拉力F所做的功W；

⑥改变拉力方向后5.0s内物体动能增量的大小ΔEk，并说明W与ΔEk不相等的原因；

(3)如保持拉力F的方向与水平成θ=37角斜向上不变，要使物体能沿水平地面加速运动，则拉力F的大小应满足什么条件。

Answer 1

【答案】(1)20N；(2)①38N；②15.2N；③2.0m/s；④32W；⑤128J；⑥6.4J，因有摩擦力做负功(3)19.2N<F<83.3N

【解析】

(1)由于物体匀速运动，因此

代入数据，解得

(2)①在竖直方向上物体受力平衡，则

解得

根据牛顿第三定律，物体对地面的压力

②滑动摩擦力大小

③水平方向上物体做匀加速运动

又由于

代入数据，整理得

④拉力F的功率

⑤5s内物体的位移

拉力F所做的功

⑥动能的增量

W与ΔEk不相等的原因是由于摩擦力做负功。

(3)F取最大值时，物体恰好离开地面，此时

解得

F取最小值时，恰好能匀速运动，此时

解得

要使物体能沿水平地面加速运动

19.2N<F<83.3N