Question

4．如圖所示，2kg的物體放在水平地面上，物體離墻20m，現(xiàn)用30N的水平力作用于此物體，經(jīng)過2s可到達(dá)墻邊，
（1）求物體受到的摩擦力，
（2）若仍用30N的力作用于此物體一段時(shí)間后就撒去此水平力，求作用時(shí)間至少是多少才能使物體再撞上墻？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)位移公式可明確物體的加速度，再根據(jù)牛頓第二定律即可求得物體受到的摩擦力；
（2）由題意可知，物體先勻加速運(yùn)動然后再勻減速運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律可求得減速過程的加速度，根據(jù)總位移之和等于20m，分別對兩過程列式求解即可．

解答 解：（1）要使推力作用時(shí)間最短，但仍可到達(dá)墻邊，則物體到達(dá)墻邊的速度應(yīng)恰好為零，物體第一次受推力加速運(yùn)動得：
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）設(shè)撤去外力F時(shí)物體的速度為v
則v=a₁t₁=a₂t₂，
其中由牛頓第二定律可得：
a₂=$\frac{f}{m}$=$\frac{10}{2}$=5m/s²
故有t₂=2t₁，
由題意可知：
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）物體受到的摩擦力為10N；
（2）若仍用30N的力作用于此物體一段時(shí)間后就撒去此水平力，作用時(shí)間至少是1.15s才能使物體再撞上墻．

點(diǎn)評 本題考查牛頓第二定律以及運(yùn)動學(xué)公式的綜合應(yīng)用，注意明確加速度在此類問題聽橋梁作用，明確已知運(yùn)動求受力和已知受力求運(yùn)動兩種基本題型的分析方法和思路．