Question

5．如图所示，光滑的水平面上静止着一质量为m=5kg的物体，某时刻起在水平方向对物体施加一向右、大小为40N的恒力F使其开始运动，求：
（1）前3s内力F对物体所做的功；
（2）前3s内力F对物体所做功的平均功率；
（3）3s末力F对物体做功的瞬时功率．

Answer 1

分析 （1）通过牛顿第二定律求得加速度，进而由匀变速运动位移公式求得位移，即可由功的定义式求得功；
（2）平均功率用定义式$P=\frac{W}{t}$求解；
（3）先根据匀变速速度规律求得3s末的速度，然后由P=Fv求解．

解答 解：（1）物体所受合外力为F，由牛顿第二定律 F=ma可得a=8m/s²；
那么，前3s内通过的位移$x=\frac{1}{2}a{t}^{2}=36m$；
所以，前3s内力F做的功 W=Fx=1440 J；
（2）前3s内力F所做功的平均功率$\overline{P}=\frac{W}{t}=480W$；
（3）3s末物体的速度 v=at=24 m/s，故力F做功的瞬时功率P=Fv=960W；
答：（1）前3s内力F对物体所做的功为1440J；
（2）前3s内力F对物体所做功的平均功率为480W；
（3）3s末力F对物体做功的瞬时功率为960W．

点评 平均功率可用$P=\frac{W}{t}$或$P=F\overline{v}$求解；而瞬时功率只能用P=Fv求解，与位移、其他时刻的速度无关