题目内容

如图所示,一个人用与水平方向成θ=30°角的斜向下的推力F推一个质量为20千克的箱子匀速前进,如图(a)所示,箱子与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.40. 求:
(1)推力F的大小; 
(2)若该人不改变力F的大小,只把力的方向变为与水平方向成30°角去拉这个静止的箱子,如图(b),拉力作用2.0秒后撤去,箱子最多还能运动多长距离?(g取10m/s2

【答案】分析:(1)箱子受重力、支持力、推力和摩擦力,根据正交分解,抓住水平方向和竖直方向上平衡求出推力F的大小.
(2)根据牛顿第二定律求出加速度的大小,通过运动学公式求出作用2s后的速度,再根据牛顿第二定律求出撤去拉力后的加速度,结合速度位移公式求出箱子还能滑行的距离.
解答:解:(1)在图(a)情况下,对箱子有:Fcosθ=f ①
Fsinθ+mg=N1
f=μN1
由以上三式得:F=120N        ④
(2)在图(b)情况下,物体先以加速度a1做匀加速运动,后以加速度a2做匀减速运动直到停止运动.
对物体有:m a1=Fcosθ-μN2=Fcosθ-μ(mg-Fsinθ)    ⑤
υ1=a1t1
ma2=μN3=μmg⑦

由⑤、⑥、⑦、⑧得:s2=13.5m.
答:(1)推力F的大小为120N.
(2)箱子最多还能运动13.5m.
点评:解决本题的关键能够正确地受力分析,根据共点力平衡和牛顿第二定律进行求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.
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