Question

6．如圖為一風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室模型，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室可產(chǎn)生水平方向的大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力，一質(zhì)量為2kg的物塊從水平地面上的A點(diǎn)以12m/s的初速度水平向右運(yùn)動(dòng)，物塊受到向左的風(fēng)力大小恒為7N，物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，則物塊經(jīng)過多少時(shí)間返回A點(diǎn)？

Answer 1

分析 對(duì)物體受力分析及運(yùn)動(dòng)過程的分析；明確物體可能出現(xiàn)反向，加速度發(fā)生變化；再由牛頓第二定律可求得加速度，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可求得時(shí)間

解答 解：物體向右減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的合力F_合=F+μmg=7+0.25×20=12N；
產(chǎn)生的加速度a₁=$\frac{12}{2}$=6m/s²；方向與運(yùn)動(dòng)方向相反；
速度減小為零所用時(shí)間t=$\frac{12}{6}$=2s；
此時(shí)的位移x₁=$\frac{{v}^{2}}{2{a}_{1}}$=$\frac{1{2}^{2}}{2×6}$=12m；方向向右；
2s后做反向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a₂=$\frac{7-5}{2}$=1m/s²；
則有運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得位移x₂=$\frac{1}{2}$a₂t₂²=12m；解得t₂=2$\sqrt{6}$s
總時(shí)間t=t₁+t₂=2+2$\sqrt{6}$s
答：物塊經(jīng)過2+2$\sqrt{6}$s返回A點(diǎn)

點(diǎn)評(píng) 本題一定要認(rèn)真分析物理過程，明確物體的受力情況，知道物體反向前后的加速度發(fā)生了變化；分段進(jìn)行分析才能正確求解