Question

3．如图所示，质量m=1kg、长L=0.8m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上，其右端与桌子边缘相平．板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.4．现用F=5N的水平力向右推薄板，使它翻下桌子，力F做的功至少为（g取10m/s²）（　　）

• A． 1J
• B． 1.6J
• C． 2J
• D． 4J

Answer 1

分析 要使力F做的功最少就要使推力作用时间最短，推力撤去后，物体减速滑行，刚好重心到达桌面边缘时，速度减为零；
对木板加速和减速分别受力分析，然后根据牛顿第二定律求得加速和减速的加速度，再根据运动学公式列式求出力作用的位移，再根据恒力做功公式求解．

解答 解：加速时，对木板受力分析，受到重力、支持力、推力F和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，有
F-μmg=ma₁
解得：a₁=1m/s²
减速时，对木板受力分析，受到重力、支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，有：
-μmg=ma₂
解得：a₂=-4m/s²
木板先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，到达桌面边缘时，速度减为零，设最大速度为v，根据位移速度公式，有
${{2a}_{1}x}_{1}{=v}^{2}$
${{2a}_{2}x}_{2}{=-v}^{2}$
${x}_{1}{+x}_{2}=\frac{L}{2}$
解得：x₁=$\frac{2}{5}L$=0.32m
W=Fx₁=1.6J
故选：B．

点评 本题关键是找出作用时间最短的临界过程，然后先根据牛顿第二定律求解出加速过程和减速过程的加速度，再根据运动学公式列式求出力作用的位移，再根据恒力做功公式求解．