Question

7．質(zhì)量為2千克的物體，放在摩擦系數(shù)μ=0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，拉力做的功W和物體發(fā)生的位移S之間的關(guān)系如圖所示．（取g=10米/秒²）
（1）此物體在OA段和AB段分別做什么運(yùn)動(dòng)？
（2）拉力的最大功率為多少瓦？

Answer 1

分析 （1）物體在水平面上運(yùn)動(dòng)，水平拉力與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，由功的公式W=FS可知，F(xiàn)等于W-S圖象斜率的大�。�由數(shù)學(xué)知識(shí)求出兩段圖象的斜率，解得水平拉力的大小，根據(jù)拉力與摩擦力大小比較，分析物體的運(yùn)動(dòng)情況．
（2）根據(jù)動(dòng)能定理求出最大速度，再由P=Fv求拉力的最大功率．

解答 解：（1）物體在水平面上運(yùn)動(dòng)，物體受到的滑動(dòng)摩擦力大小 f=μmg=0.1×2×10N=2N．
由功的公式W=FS可知，F(xiàn)等于W-S圖象斜率的大小，則物體在0A段受到的水平拉力大小等于 F₁=$\frac{{W}_{1}}{{S}_{1}}$=$\frac{15}{3}$N=5N＞f，則物體在OA段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．
物體在AB段受到的水平拉力大小等于 F₂=$\frac{△{W}_{2}}{△S}$=$\frac{27-15}{9-3}$=2N=f，故AB段物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）由上分析知，S=3m時(shí)物體的速度達(dá)到最大，設(shè)為v．
由動(dòng)能定理得：W₁-μmgS₁=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
代入得：15-2×3=$\frac{1}{2}×2×{v}^{2}$，v=3m/s
故拉力的最大功率為 P=F₁v=15W
答：
（1）在OA段物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，AB段物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）拉力的最大功率為15W．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵要知道圖象的斜率等于拉力的大小，對(duì)物體受力分析，然后對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)用動(dòng)能定理列式求解．