Question

1．如图所示，质量为1kg的物体静置于水平面上，现对物体施以水平方向的恒定拉力，1s末将拉力撤去，物体运动的v-t图象如图所示，试求：
（1）滑动摩擦力的大小；
（2）在0～3s内滑动摩擦力做的功．
（3）拉力在1s末的功率．

Answer 1

分析 （1）根据速度时间图线的斜率求出匀加速和匀减速直线运动的加速度大小，结合牛顿第二定律求出滑动摩擦力的大小．
（2）根据速度时间图线围成的面积求出位移的大小，从而求出0-3s内滑动摩擦力做功的大小．
（3）根据牛顿第二定律求出拉力的大小，结合功率的公式求出拉力的功率．

解答 解：（1）根据速度时间图线知，匀减速直线运动的加速度大小为：
${a}_{2}=\frac{6}{2}m/{s}^{2}=3m/{s}^{2}$，
根据牛顿第二定律得，滑动摩擦力的大小为：
f=ma₂=1×3N=3N．
（2）根据图线围成的面积知，3s内的位移为：
x=$\frac{1}{2}×3×6m=9m$，
则滑动摩擦力做功为：
W_f=-fx=-3×9J=-27J．
（3）物体匀加速直线运动的加速度大小为：
${a}_{1}=\frac{6}{1}m/{s}^{2}=6m/{s}^{2}$，
根据牛顿第二定律得：F-f=ma₁，
解得：F=f+ma₁=3+1×6N=9N，
则拉力的功率为：P=Fv=9×6W=54W．
答：（1）滑动摩擦力的大小为3N；
（2）在0～3s内滑动摩擦力做的功为-27J．
（3）拉力在1s末的功率为54W．

点评 解决本题的关键知道速度时间图线的物理意义，知道图线的斜率表示加速度，图线与时间轴围成的面积表示位移．