Question

2．一個質(zhì)量1.5kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）在水平恒力F作用下，從水平面上A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動，運(yùn)動一段時間后撤去該力，物塊繼續(xù)滑行4.0m停在B點(diǎn)，已知物塊從A點(diǎn)到B點(diǎn)總共用時2.5s，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.20，求AB之間的距離s及恒力F的大小（g=10m/s²）．

Answer 1

分析 在外力作用下利用牛頓第二定律求的加速度和運(yùn)動學(xué)公式，當(dāng)撤去外力后由牛頓第二定律求的加速度，再結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式即可求得

解答 解：設(shè)撤去力F前物塊的位移為s₁，時間為t₁，撤去力F時物塊速度為v，撤去力F后物塊的位移為s₂，時間為t₂．
物塊受到的滑動摩擦力為：F₁=μmg
對撤去力F后，由牛頓第二定律得：${a}_{2}=\frac{{F}_{1}}{m}=μg=2m/{s}^{2}$
由運(yùn)動學(xué)公式得：$v=\sqrt{2a{s}_{2}}=4m/s$，${t}_{2}=\frac{v}{{a}_{2}}=2s$
又由題知運(yùn)動總時間為：t=t₁+t₂=2.5s
所以t₁=0.5s
在力F作用下運(yùn)動時，有：${a}_{1}=\frac{v}{{t}_{1}}=8m/{s}^{2}$，
${s}_{1}=\frac{v}{2}{t}_{1}=1m$
由牛頓第二定律有：F-μmg=ma₁
把a(bǔ)₁的結(jié)果代入上式解得：F=15N
物塊的總位移為：s=s₁+s₂=5.0m
所以AB的總距離s=5.0m，恒力F的大小為15N．
答：AB之間的距離s及恒力F的大小分別為5m，15N

點(diǎn)評 本題主要考查了牛頓第二定律與運(yùn)動學(xué)公式，加速度是解決問題的中間橋梁