Question

19．水平地面上有一木箱，木箱與地面之間的動摩擦因數為μ（0＜μ＜1）．現對木箱施加一拉力F，使木箱做勻速直線運動．設F的方向與水平面夾角為θ，如圖，在θ從90°逐漸減小到0的過程中，木箱的速度保持不變，則（　�。�

• A． F先減小后增大
• B． F一直增大
• C． F的功率減小
• D． F的功率增大

Answer 1

分析 在θ從90°逐漸減小到的0°的過程中，木箱的速度保持不變，說明物體受力始終平衡，受力分析后正交分解表示出拉力F，應用數學方法討論F的變化，再由P=Fvcosθ判斷功率的變化．

解答 解：A、對物體受力分析如圖：
因為物體勻速運動，水平豎直方向均受力平衡：Fcosθ=μ（mg-Fsinθ），整理得：F=$\frac{μmg}{cosθ+μsinθ}$，令：sinβ=$\frac{1}{\sqrt{1+{μ}^{2}}}$，cosβ=$\frac{μ}{\sqrt{1+{μ}^{2}}}$，即：tanβ=$\frac{1}{μ}$，則：F=$\frac{μmg}{\sqrt{1+{μ}^{2}}sin（θ+β）}$，θ從90°逐漸減小到0°的過程中，在θ+β＞90°前：sin（β+θ）逐漸變小，所以F逐漸增大，在θ+β＜90°后：sin（β+θ）逐漸變大，所以F逐漸減小，所以結論是：F先減小后增大，故A正確，B錯誤．
C、功率：P=Fvcosθ=$\frac{μmg}{cosθ+μsinθ}$×v×cosθ=$\frac{μmgv}{1+μtanθ}$，θ從90°逐漸減小到0°的過程中，tanθ一直在減小，所以功率P一直在增大，故C錯誤，D正確；
故選：AD．

點評 本題為平衡條件的應用問題，受力分析后應用平衡條件求解即可，難點在于研究對象的選擇和應用數學方法討論拉力F的變化，難度不小，需要細細品味．