题目内容

9.如图1所示,水平地面上有一长方体木箱.小林用水平推力F把木箱向前推动.此过程中,推力F和木箱前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2甲、乙所示.在第2s时刻,木箱受到的摩擦力f=20N,在0~1s内,推力对木箱所做的功0J,在3~5s内,推力对木箱所做功的功率为20W.

分析 (1)物体处于静止或者匀速直线运动状态时,受到的力是平衡力,相互平衡的两个力大小相等;物体做匀速运动时,受到的摩擦力是最大静摩擦力,即使再做加速运动,受到的摩擦力也不变;
(2)根据做功的两个条件:有力作用在物体上且物体在力的方向上通过了距离,判断在0~1s内推力是否做功;
(3)功等于力和距离的乘积,根据乙图算出3~5s通过的距离,根据甲图找出此时的推力,根据W=Fs计算出推力做的功,然后根据功率为P=$\frac{W}{t}$求出功率.

解答 解:
(1)由乙图可知,在3~5s内木箱做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件可知,木箱受到的滑动摩擦力f=F,由甲图可知,在3~5s内推力F=20N,则木箱受到的滑动摩擦力f=F=20N;由图甲可知,木箱在1~3s内做加速运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,滑动摩擦力与推力大小无关,物体间接触面与物体间压力不变,物体受到的滑动摩擦力不变,则1s~3s内木箱受到的摩擦力大小为20N;
(2)木箱在0~1s内没有动,因此在0~1s内,推力对木箱所做的功为0J;
(3)由乙图知,箱子3~5s内通过的距离s=vt=1m/s×2s=2m,由甲图指此时受到的推力F=20N,因此推力做功W=Fs=20N×2m=40J,
在3~5s内,推力对木箱所做功的功率为P=$\frac{W}{t}$=$\frac{40J}{2s}$=20W.
故答案为:20;0;20.

点评 本题考查了学生对力学图象的分析能力,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.

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