Question

11．如圖所示，質(zhì)量為m=2kg的物體，在水平力F=16N的作用下，由靜止開始沿水平面向右運動．已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2．若F作用t₁=2s后撤去，撤去F后又經(jīng)t₂=2s物體與豎直墻壁相碰，若物體與墻壁作用時間t₃=0.1s，碰撞后反向彈回的速度v′=6m/s，（g取10m/s²）．求：
（1）物體開始碰撞墻時的速度大小；
（2）墻壁對物體的平均作用力；
（3）物體由靜止開始運動到碰撞后反向彈回的速度v′=6m/s的過程中合外力的沖量．

Answer 1

分析 研究物體與墻壁碰撞之前的過程，水平方向受到水平力F和滑動摩擦力，根據(jù)動量定理求出物體與墻壁碰撞前的速度．再以物體與墻壁碰撞過程研究，由動量定理求解墻壁對物體的平均作用力．

解答 解：（1）物體由開始運動到要開始碰撞的過程用動量定理，取F方向為正：
Ft₁-μmg（t₁+t₂）=mv₁
代入數(shù)據(jù)解得：v₁=8m/s
（2）取從物體開始運動到碰撞后反向彈回的全過程用動量定理，取F方向為正，則有：
$F{t}_{1}-μmg（{t}_{1}+{t}_{2}）-\overline{F}{t}_{3}$=-mv′
代入數(shù)據(jù)整理解得：$\overline{F}$=280N
（3）取從物體開始運動到碰撞后反向彈回的過程，取F向為正方向，由動量定理有：
I=mv′=12Ns
方向與F的方向相反．
答：（1）物體開始碰撞墻時的速度大小為8m/s
（2）墻壁對物體的平均作用力280N
（3）物體由靜止開始運動到碰撞后反向彈回的速度v′=6m/s的過程中合外力的沖量為-12Ns

點評 本題是多過程問題，要靈活選擇研究的過程，分析各過程物體的受力情況．涉及力在時間上積累效應優(yōu)先考慮動量定理．