Question

如圖所示，質量m＝2.0kg的木塊靜止在高h＝1.8m的水平平臺上，木塊距平臺右邊緣d＝7.75m，木塊與平臺間的動摩擦因數µ＝0.2。用F＝20N的水平拉力拉木塊，木塊向右運動s₁=4.0m時撤去F。不計空氣阻力，g取10m/s²。求：

（1）F作用于木塊的時間；

（2）木塊離開平臺時的速度大小；

（3）木塊落地時到平臺右邊緣的水平距離．

 

Answer 1

【答案】

（1）1s（2）7m/s（3）4.2m

【解析】

試題分析：

（1）拉力F作用在物體上時，物體受力如圖

根據牛頓第二定律有F－Ff="m" a

在豎直方向上有mg=FN

又Ff=µFN

聯立方程并代入已知條件解得

a=8.0m/s²  s  

（2）剛撤去F時木塊的速度v₀＝at=8 m/s

撤去F后木塊做勻減速運動，加速度大小a'=µg="2" m/s²

設木塊飛出平臺時的速度為V

由運動學公式： v²－v₀² = －2 a'（d－s₁）

代入數據得：v=7.0m/s  

（3）設木塊在空中運動的時間為t′，落地時距平臺邊緣的水平距離為s′，根據運動學公式：

 

代入數據得：t′=0.6s  ; s′=4.2m  

考點：牛頓運動定律、平拋運動

點評：本題結合了牛頓運動定律判斷物體運動情況，結合平拋運動求物體的水平位移。運動過程經典且要有代表性。