如图a所示,质量m=2.0kg的物体静止在水平面上,物体跟水平面间的动摩擦因数为μ=0.20.从t=0时刻起,物体受到一个水平力F的作用而开始运动,前8s

发布时间:2020-08-12 07:46:19

如图a所示,质量m=2.0kg的物体静止在水平面上,物体跟水平面间的动摩擦因数为μ=0.20.从 t=0时刻起,物体受到一个水平力F的作用而开始运动,前8s内F随时间t变化的规律如图b所示,g取10m/s 2

求:(l)通过分析计算,在图c的坐标系中画出物体在前8s内的 v 一 t 图象.
(2)前 8s 内水平力 F 所做的功.

网友回答

解:(1)在0-4s内:根据牛顿第二定律得:
     F-μmg=ma1   
解得a1=3m/s2    
第4s末物体的速度为v1=at1=12m/s
在4-5s:-(F+μmg)=ma2  
解得a1=-7m/s2  
第5s末物体的速度为v2=v1+a2t2=12-7×1=5(m/s)
F变为零后:-μmg=ma3       
解得a3=-2m/s2    
运动时间为t3===2.5s
所以t=7.5s时刻停止.画出物体在前8s内的 v-t 图象如图所示.
(2)由图可得:0-4s内物体的位移s1=m=24m,4-5s内物体的位移s2=m=8.5 m
前8s内水平力F所做的功为
   WF=F1S1-F2S2     解得   WF=155J    
答:
(1)画出物体在前8s内的 v-t 图象如图所示.
(2)前8s内水平力 F 所做的功为155J.
解析分析:(1)根据牛顿第二定律求出前4s内和第5s内物体的加速度,由速度公式求出第4s末和第5s末物体的速度.撤去F后物体做匀减速运动,由牛顿第二定律求出加速度,由速度公式求出速度减到零的时间.再画出v-t图象.
(2)由图象的“面积”求出前4s内和第5s内物体的位移,再求出F所做的功.


点评:本题在分析物体运动基础上,运用牛顿第二定律和运动学公式的结合求解物体的速度,是物理上基本的研究方法.
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