Question

7．質(zhì)量為2kg的物體置于水平面上，物體與水平面間的摩擦因數(shù)為0.4，現(xiàn)用16N的水平力拉物體作用2s后，撤去外力，則（g=10m/s²）
（1）物體沿水平方向的總位移是多少？
（2）在整個(gè)過程中，拉力和摩擦力、摩擦力做正功還是負(fù)功；做功分別為多少？
（3）整個(gè)過程中合力做功為多少？
（4）0-2秒拉力做功的平均功率為多少？
（5）2秒末拉力和摩擦力的瞬時(shí)功率分別為多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律求得兩段過程的加速度，利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得位移；
（2）根據(jù)W=Fx求得拉力和摩擦力做功；
（3）根據(jù)合力做功等于各力做功之和求得；
（4）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求得拉力的平均功率；
（5）根據(jù)P=Fv求得瞬時(shí)功率

解答 解：（1）在外力作用下，根據(jù)牛頓第二定律可知F-μmg=ma，解得a=$\frac{F-μmg}{m}=\frac{16-0.4×2×10}{2}m/{s}^{2}=4m/{s}^{2}$
2s內(nèi)的位移為${x}_{1}=\frac{1}{2}a{t}^{2}=\frac{1}{2}×4×{2}^{2}m=8m$
2s末的速度v=at=8m/s
車去外力后，根據(jù)牛頓第二定律可知-μmg=ma′，解得a′=-μg=4m/s²
通過的位移為${x}_{2}=\frac{0-{v}^{2}}{2a′}=\frac{0-{8}^{2}}{-2×4}m=8m$
通過的總位移為x=x₁+x₂=16m
（2）摩擦力方向與位移方向相反，做負(fù)功
拉力做功為W=Fx₁=16×8=128J
摩擦力做功W_f=-μmg（x₁+x₂）=-128J
（3）合力做功W_合=W+W_f=0
（4）0-2s內(nèi)拉力做功的平均功率P=$\frac{W}{t}=\frac{128}{2}W=64W$
（5）2s末瞬時(shí)功率P_F=Fv=16×8W=128W
P_f=-μmgv=-0.4×2×10×8W=-64W
答：（1）物體沿水平方向的總位移是16m
（2）在整個(gè)過程中，拉力和摩擦力、摩擦力做負(fù)功；做功分別為128J和-128J
（3）整個(gè)過程中合力做功為0
（4）0-2秒拉力做功的平均功率為64W
（5）2秒末拉力和摩擦力的瞬時(shí)功率分別為128W和-64W

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，明確瞬時(shí)功率和平均功率求得求法，即P=$\frac{W}{t}$求得平均功率，P=Fv求得瞬時(shí)功率