题目内容

(20分)如图甲所示,一质量为2.0kg 的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.20。从 t = 0时刻起,物体受到水平方向的力 F 的作用而开始运动,8s内 F 随时间 t 变化的规律如图乙所示。求:(g取 10m / s 2

(1)4s末物体速度的大小;

(2)在图丙的坐标系中画出物体在8s内的v- t 图象;(要求计算出相应数值)

(3)在8s 内水平力 F 所做的功。

解析

(1)(6分)物体受到水平力F和摩擦力f的作用,由静止开始向右做匀加速直线运动,设加速度为a1,4s末速度为v1,由牛顿第二定律: F1-µmg = ma1       (2分)

a1 = 3m/s2          (2分)

v1 = at1 = 12m/s         (2分)

(2)(8分)由图知,4-5s内物体受到水平力F的大小不变,方向改变,设加速度为a2,5s末速度为v2         -(F2+µmg) = ma2         a2 = -7m/ s2     (2分)

v2 = v1 + a2 t2 = 5m/s               (2分)

 

由图知,5-8s内物体只受摩擦力f的作用,设加速度为a3,速度为v3

-µmg = ma3      a3 = -2m/ s2       (1分)

 t3 = -=2.5s  在t = 7.5s时物体停止运动,v3=0   (1分)

物体运动的v- t 图象如图所示     (2分)

(3)(6分)由v- t图可知(或计算得出)

0-4s内     s1 = 24m      (1分)

4-5s内     s2 = 8.5 m     (1分)

水平力F做功     WF = F1S1-F2S2       (2分)

 

解得:    W=155J       (2分)

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