题目内容
【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。
【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

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