题目内容

【题目】如图(甲)所示,质量m=2kg的物体在水平面上向右做直线运动。过a点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时,选水平向右为速度的正方向,通过速度传感器测出物体的瞬时速度,所得vt图象如图(乙)所示。取重力加速度为g=10m/s2。求:

(1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ;

(2)10s后撤去拉力F,求物体再过15s离a点的距离。

【答案】(1)F=3 N,μ=0.05(2)38 m

【解析】试题分析:(1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度为a1,则由vt图得加速度大小a1=2m/s2,方向与初速度方向相反。

设物体向左做匀加速直线运动的加速度为a2,则由vt图得加速度大小a2=1m/s2,方向与初速度方向相反。

在0~4s内,根据牛顿第二定律,有F+μmg=ma1

在4~10s内,F-μmg=ma2

代入数据解得:F=3N,μ=0.05。

(2)设10s末物体的位移为x,x应为vt图线与坐标轴所围的面积,

则x=×4×8m-×6×6m=-2m,即物体在a点左侧2m处。

设撤去拉力F后物体做匀减速直线运动的加速度大小为a3,

根据牛顿第二定律,μmg=ma3

得a3=0.5m/s2

物体减速到零的时间

则物体在15s内的位移即为12s内的位移.

则物体在12s内的位移

物体在15s后离a点的距离d=|x|+x′=38m

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