Question

5．如圖所示，光滑的水平面上靜止著一質量為m=5kg的物體，某時刻起在水平方向對物體施加一向右、大小為40N的恒力F使其開始運動，求：
（1）前3s內力F對物體所做的功；
（2）前3s內力F對物體所做功的平均功率；
（3）3s末力F對物體做功的瞬時功率．

Answer 1

分析 （1）通過牛頓第二定律求得加速度，進而由勻變速運動位移公式求得位移，即可由功的定義式求得功；
（2）平均功率用定義式$P=\frac{W}{t}$求解；
（3）先根據勻變速速度規(guī)律求得3s末的速度，然后由P=Fv求解．

解答 解：（1）物體所受合外力為F，由牛頓第二定律 F=ma可得a=8m/s²；
那么，前3s內通過的位移$x=\frac{1}{2}a{t}^{2}=36m$；
所以，前3s內力F做的功 W=Fx=1440 J；
（2）前3s內力F所做功的平均功率$\overline{P}=\frac{W}{t}=480W$；
（3）3s末物體的速度 v=at=24 m/s，故力F做功的瞬時功率P=Fv=960W；
答：（1）前3s內力F對物體所做的功為1440J；
（2）前3s內力F對物體所做功的平均功率為480W；
（3）3s末力F對物體做功的瞬時功率為960W．

點評 平均功率可用$P=\frac{W}{t}$或$P=F\overline{v}$求解；而瞬時功率只能用P=Fv求解，與位移、其他時刻的速度無關