Question

4．如圖甲所示，粗糙程度相同的水平地面上放一重為5N、底面積為20cm²的木塊，用水平拉力F向右拉木塊，拉力F隨時間t的關系圖象如圖乙，木塊運動的速度v與時間t的關系圖象如圖丙．則

（1）木塊對水平地面的壓強是2500Pa；
（2）則在t=1s時，木塊受到的摩擦力2N；
（3）在t=3s時，木塊受到的摩擦力為4N；
（4）4-6s內拉力F所做的功為24J．
（5）2s-4s內木塊受到的合力是2N；
（6）6s-8s內木塊的機械能減小；
（7）將木塊的三分之一切下后疊放在一起（不考慮質量損失），并拉著木塊在同一水平地面上做勻速直線運動，木塊受到的摩擦力不變（后兩空填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）物體對水平地面的壓力和自身的重力相等，又知道物體的底面積，根據p=$\frac{F}{S}$求出對水平地面的壓強；
（2）則在t=1s時，木塊靜止受平衡力作用，摩擦力=拉力；
（3）由v-t圖象可知物體在t=3s時做勻加速直線運動，根據滑動摩擦力只與壓力的大小和接觸面的粗糙程度有關、與速度無關得出受到的摩擦力；
（4）根據丙圖算出在4s-6s內通過的距離，根據乙圖找出此時的推力，根據W=Fs計算出推力做的功；
（5）根據木塊做勻速直線運動情況時的推力得出摩擦力的大小，由合力的知識求出2s～4s所受的合力大小；
（6）機械能為勢能與動能的和；
（7）滑動摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關，跟接觸面積的大小無關．

解答 解：（1）物體對水平地面的壓力：
F=G=5N，
對水平地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5N}{20×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2500Pa；
（2）由v-t圖象可知，t=1s時木塊靜止受平衡力作用，摩擦力=拉力=2N；
（3）由v-t圖象可知，物體在t=3s時做勻加速直線運動，
因滑動摩擦力只與壓力的大小和接觸面的粗糙程度有關，與速度無關，
所以，此時受到的滑動摩擦力為4N；
（4）由圖象可知在4s～6s內的運動速度v=3m/s，推力F=4N，
由v=$\frac{s}{t}$可得，在4s～6s內移動的距離為：s=vt=3m/s×2s=6m，
推力做功：W=Fs=4N×6m=24J；
（5）由圖丙知，4s～6s時間內，物體做勻速直線運動，由圖乙可知，此時f=F=4N；
而第2s～4s內F=6N，所以第2s木塊所受的合力為F_合=F-f=6N-4N=2N；
（6）由于在水平面上上運動，故勢能不變，6s-8s速度減小，動能減小，故機械能減小；
（7）將木塊的三分之一切下后疊放在一起（不考慮質量損失），此時壓力大小和接觸面粗糙程度不變，則滑動摩擦力大小保持4N不變．
故答案為：（1）2500；（2）2；（3）4；（4）24；（5）2；（6）減小；（7）不變．

點評 本題考查了學生對力學圖象的分析能力，能從圖象上得到有用的物理信息是解題的關鍵，是一道鍛煉學生分析思考能力的好題．