Question

4．如图所示，2kg的物体放在水平地面上，物体离墙20m，现用30N的水平力作用于此物体，经过2s可到达墙边，
（1）求物体受到的摩擦力，
（2）若仍用30N的力作用于此物体一段时间后就撒去此水平力，求作用时间至少是多少才能使物体再撞上墙？

Answer 1

分析 （1）根据位移公式可明确物体的加速度，再根据牛顿第二定律即可求得物体受到的摩擦力；
（2）由题意可知，物体先匀加速运动然后再匀减速运动，根据牛顿第二定律可求得减速过程的加速度，根据总位移之和等于20m，分别对两过程列式求解即可．

解答 解：（1）要使推力作用时间最短，但仍可到达墙边，则物体到达墙边的速度应恰好为零，物体第一次受推力加速运动得：
a₁=$\frac{2s}{{t}^{2}}$=$\frac{2×20}{{2}^{2}}$=10 m/s²
由F一f=ma₁得
f=F一ma₁=30-2×10=10 N
（2）设撤去外力F时物体的速度为v
则v=a₁t₁=a₂t₂，
其中由牛顿第二定律可得：
a₂=$\frac{f}{m}$=$\frac{10}{2}$=5m/s²
故有t₂=2t₁，
由题意可知：
s=s₁+s₂=$\frac{1}{2}$a₁t₁²+$\frac{1}{2}$a₂t₂²   
即．20=$\frac{1}{2}$×10t₁²+$\frac{1}{2}$×5（2t₂）²
解出  t₁=1.15s
答：（1）物体受到的摩擦力为10N；
（2）若仍用30N的力作用于此物体一段时间后就撒去此水平力，作用时间至少是1.15s才能使物体再撞上墙．

点评 本题考查牛顿第二定律以及运动学公式的综合应用，注意明确加速度在此类问题听桥梁作用，明确已知运动求受力和已知受力求运动两种基本题型的分析方法和思路．