(2011?上海模擬)如圖甲所示,一質(zhì)量為m=1kg的小物塊靜止在粗糙水平面上的A點(diǎn),從t=0時(shí)刻開(kāi)始,物體在受如圖乙所示規(guī)律變化的水平力F作用下向右運(yùn)動(dòng),第3s末物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度剛好為零,第5s末物塊剛好回到A點(diǎn),已知物塊與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,則物體從A運(yùn)動(dòng)到B間的平均速度為
1.33
1.33
m/s,水平力F在5s時(shí)間內(nèi)對(duì)小物塊所做功的功率
4.8
4.8
W.
分析:在前3s,由于物體受到的拉力是變化的,物體做變速運(yùn)動(dòng),但是在3s-5s的時(shí)間內(nèi),物體受到恒力的作用做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,可以求得拉力做功的大小及整個(gè)過(guò)程的位移,根據(jù)平均速度等于位移除以時(shí)間即可求解.
解答:解:在3s-5s的時(shí)間內(nèi),物塊在水平恒力F的作用下由B點(diǎn)勻加速直線運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn),
設(shè)加速度為a,AB間的距離為s,則:F-μmg=ma,
所以a=
F-μmg
m
=2m/s2
位移s=
1
2
at2
=4m,
所以物體從A運(yùn)動(dòng)到B間的平均速度為
.
v
=
x
t
=
4
3
=1.33m/s

整個(gè)過(guò)程中摩擦力做的功為Wf=-2μmgs=16J,所以A錯(cuò)誤.
設(shè)整個(gè)過(guò)程中F所做的功為WF,物體回到A點(diǎn)的速度為V,
由動(dòng)能定理得:WF-2μmgs=
1
2
mV2
又由于 V2=2aS
所以 WF=2μmgs+mas=24J,
所以水平力F在5s內(nèi)對(duì)物塊平均做功功率為P=
WF
t
=
24
5
W=4.8W
故答案為:1.33;4.8
點(diǎn)評(píng):在前3s內(nèi)物體是做變速運(yùn)動(dòng),不能分析物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,但是根據(jù)動(dòng)能定理可以知道,此時(shí)拉力的功與摩擦力做的功大小相同,本題的關(guān)鍵是對(duì)物體的第二個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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(3)在穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中,a、b兩導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小之比;
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