Question

1． 用水平力F=30N拉着一个质量为4kg的物体在水平面上由静止做匀加速直线运动，某时刻将力F随时间均匀减小．整个过程水平力、物体所受的摩擦力随时间变化如图中实线、虚线所示，求：
（1）物体做匀加速直线运动的加速度；
（2）物体做匀加速直线运动发生的位移；
（3）整个过程物体运动的时间．

Answer 1

分析 用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速运动，从某时刻起力F随时间均匀减小，物体先做减速运动，所受摩擦力为滑动摩擦力，当物体速度为零后，物体受静摩擦力．

解答 解：（1）由牛顿第二定律：
$a=\frac{F-{F}_{f}}{m}=\frac{30-20}{4}=2.5m/{s}^{2}$．                            
（2）由图可知，F=30N的时间为10s，即匀加速直线运动的时间为10s．    
$x=\frac{1}{2}a{t}^{2}=\frac{1}{2}×2.5×1{0}^{2}=125m$．                                                  
（3）由图可知，物体在30s时静止，即物体运动的时间为30s．
答：（1）物体做匀加速直线运动的加速度2.5m/s²；
（2）物体做匀加速直线运动发生的位移125m．
（3）整个过程物体运动的时间30s；

点评 解决本题的关键知道物体做匀速直线运动，拉力减小后，先做减速运动，最终静止．摩擦力由滑动摩擦力变为静摩擦力．