Question

11．如图所示，一边长为1m的正方体木块，密度是ρ=0.5×10³kg/m³（g取10N/kg），求：
（1）木块的质量；
（2）木块对地面的压强；
（3）现用水平推力F沿水平面推动这个木块．推力F与木块的速度v随时间t变化的图象分别如图甲、乙所示，请在图丙中，画出0-6s内木块所受的摩擦力f随时间t变化的图线．

Answer 1

分析 （1）知道木块的边长可求木块的体积，又知道木块的密度，利用m=ρV求木块的质量；
（2）木块对地面的压力和自身的重力相等，求出受力面积，利用压强公式求对地面的压强；
（3）物体处于平衡状态时受到的力就是平衡力，根据平衡力的大小相等判断出摩擦力的大小．

解答 解：
（1）由ρ=$\frac{m}{V}$得木块的质量：
m=ρV=0.5×10³kg/m³×（1m）³=500kg；
（2）木块静止时对地面的压力：F=G=mg=500kg×10N/kg=5000N，
底面积：S=（1m）²=1m²，
木块静止时对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5000N}{1{m}^{2}}$=5000Pa；
（3）在0～1s内物体没有移动，处于静止状态，摩擦力与推力相平衡，即此时摩擦力为100N；
由图甲可知木块在3～5s内受到的推力F=200N；由图乙可知，木块在3～5s内做匀速直线运动，此时木块所受的摩擦力和推力是水平方向上的一对平衡力，摩擦力等于推力等于200N；
由图乙可知，木块在1～3s内做加速运动，接触面的粗糙程度不变、物体间压力大小不变，物体受到的滑动摩擦力不变，则1～3s木箱受到的摩擦力大小为200N；
由图乙可知，木块在5～6s内做减速运动，接触面的粗糙程度不变、物体间压力大小不变，物体受到的滑动摩擦力不变，则5～6s木箱受到的摩擦力大小为200N；
图象如下图：

答：（1）木块的质量为500kg；
（2）木块对地面的压强为5000Pa；
（3）如上图所示．

点评 本题考查了密度公式、重力公式、压强公式、二力平衡条件的应用，能从图象上得到有用的物理信息是解题的关键，是一道锻炼学生分析思考能力的好题．