Question

20．如图所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图甲、乙所示．由图象可知当t=3s时，物体受到的摩擦力为2N，2-6s时，物体的平均速度为3m/s，2-6s时，拉力的平均功率为7W．

Answer 1

分析 （1）由图乙可知，4～6s内物体做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的阻力和推力是一对平衡力，二力大小相等，由图甲可知推力的大小即为受到的滑动摩擦力；2～4s内物体做匀加速运动，物体对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，受到的滑动摩擦力不变，据此可知t=3s时受到的滑动摩擦力；
（2）2～4s内物体做匀加速运动，先求出平均速度，根据v=st求出物体运动的距离，再根据s=vt求出4～6s内物体运动的距离，用2～6s内的总路程和总时间的比值求出其平均速度；
（3）由图甲读出2～4s内的推力，根据W=Fs求出推力做的功，再根据W=Fs求出4～6s内推力做的功，总功和总时间的比值即为2～6s内的平均功率．

解答 解：（1）由图乙可知，4～6s内物体运动的速度v=4m/s，做匀速直线运动，处于平衡状态，物体受到的摩擦力和推力是一对平衡力，二力大小相等，
由图甲可知，4～6s内物体受到的推力F₂=2N，则滑动摩擦力f=F₂=2N，
因滑动摩擦力的大小只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，
所以，2～4s内物体做匀加速运动时，受到的摩擦力也为2N，即t=3s时受到的滑动摩擦力为2N；
（2）2～4s内物体做匀加速运动，则平均速度v_平均=$\frac{0+v}{2}$=$\frac{0+4m/s}{2}$=2m/s，
由v=$\frac{s}{t}$可得，2～4s内物体运动的距离：s₁=v_平均t₁=2m/s×2s=4m，
4～6s内物体运动的距离：s₂=vt₂=4m/s×2s=8m，
则2～6s内的平均速度：
v=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{t}$=$\frac{4m+8m}{4s}$=3m/s；
（3）由图甲可知，2～4s内的推力F₁=3N，
则2～4s内推力做的功：W₁=F₁s₁=3N×4m=12J，
4～6s内推力做的功：W₂=F₂s₂=2N×8m=16J，
则2～6s内的平均功率：
P=$\frac{{W}_{1}+{W}_{2}}{t}$=$\frac{12J+16J}{4s}$=7W．
故答案为：2N；3；7W．

点评 本题考查了学生对图象问题的分析能力，能从图象中得出相关的信息，然后根据平衡条件、影响滑动摩擦力的因素、速度公式、做功公式、功率公式即可正确答题，要注意物体做匀变速直线运动时平均速度等于初、末速度之和的一半．