Question

【題目】如圖所示，用水平拉力F，使質量m=5.0kg的物體以v0=1.2m/s的速度沿水平地面向右做勻速直線運動。已知物體與水平地面間的動摩擦因數μ=0.40，空氣阻力可忽略不計，取重力加速度g=10m/s2。

(1)求水平拉力F的大小；

(2)若從某時刻起，保持拉力F的大小不變，改為與水平成θ=37角斜向上拉此物體，使物體沿水平地面向右做勻加速直線運動。已知sin37=0.6，cos37=0.8。求：

①物體對地面的壓力大小；

②物體運動過程中所受滑動摩擦力的大小；

③改變拉力方向后5.0s時物體的速度大小；

④改變拉力方向后5.0s時拉力F的功率；

⑤改變拉力方向后5.0s內拉力F所做的功W；

⑥改變拉力方向后5.0s內物體動能增量的大小ΔEk，并說明W與ΔEk不相等的原因；

(3)如保持拉力F的方向與水平成θ=37角斜向上不變，要使物體能沿水平地面加速運動，則拉力F的大小應滿足什么條件。

Answer 1

【答案】(1)20N；(2)①38N；②15.2N；③2.0m/s；④32W；⑤128J；⑥6.4J，因有摩擦力做負功(3)19.2N<F<83.3N

【解析】

(1)由于物體勻速運動，因此

代入數據，解得

(2)①在豎直方向上物體受力平衡，則

解得

根據牛頓第三定律，物體對地面的壓力

②滑動摩擦力大小

③水平方向上物體做勻加速運動

又由于

代入數據，整理得

④拉力F的功率

⑤5s內物體的位移

拉力F所做的功

⑥動能的增量

W與ΔEk不相等的原因是由于摩擦力做負功。

(3)F取最大值時，物體恰好離開地面，此時

解得

F取最小值時，恰好能勻速運動，此時

解得

要使物體能沿水平地面加速運動

19.2N<F<83.3N