Question

某中学的部分学生组成了一个课题小组，对海啸的威力进行了模拟研究，他们设计了如下的模型：如图甲在水平地面上放置一个质量为m=4kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F随位移x变化的图像如图乙所示，已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5，g=10m/s2，则：

（1）运动过程中物体的最大加速度为多少？

（2）在距出发点什么位置时物体的速度达到最大？

（3）物体在水平面上运动的最大位移是多少？

 

Answer 1

（1）20m/s2（2）3.2m（3）10m

【解析】

试题分析：（1）由牛顿第二定律：F-μmg=ma (2分)

当推力F=100N时，物体所受合力最大，加速度最大。代入解得 a=20m/s2 (2分)

（2）由图象可得推力随位移x变化的数值关系为：F=100-25x (2分)

速度最大时加速度为0，则F=μmg (2分)

代入解得x=3.2m (1分)

(3) 由图象可得推力对物体做功W=200J (2分)

由动能定理：W-μmgxm=0 (2分)

代入解得xm=10m (1分)

考点：牛顿第二定律 匀变速直线运动规律 动能定理