题目内容

水平地面上有一木箱,木箱与地面之间的动摩擦因数为μ(0<μ<1).现对木箱施加一拉力F,使木箱做匀速直线运动.设F的方向与水平面夹角为θ,如图,在θ从0逐渐增大到90°的过程中,木箱的速度保持不变,则(  )
A.F先减小后增大B.F一直增大
C.F的功率减小D.F的功率不变
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对物体受力分析如图:

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因为物体匀速运动,水平竖直方向均受力平衡:
Fcosθ=μ(mg-Fsinθ)
F=
μmg
cosθ+μsinθ

令:sinβ=
1
1+μ2
,cosβ=
μ
1+μ2
,即:tanβ=
1
μ

则:F=
mμg
(sinβcosθ+cosβsinθ)
1+μ2
=
μmg
cos(θ-β)
1+μ2

θ从0逐渐增大到90°的过程中,在θ<β前:cos(θ-β)逐渐变大,所以F逐渐减小
在θ>β后:cos(θ-β)逐渐变小,所以F逐渐增大
所以结论是:F先减小后增大,故A正确.
功率:P=Fvcsθ=
μmg
(cosθ+μsinθ)
×v×cosθ
=
μmgv
(1+μtanθ)

θ从0逐渐增大到90°的过程中,tanθ一直在变大,所以功率P一直在减小,故C正确.
故选:AC
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