Question

如圖1所示，在傾角為30°的足夠長的光滑斜面上有一質量為m=1kg的物體，它受到沿斜面方向的力F的作用．力F按圖2變化（圖中縱坐標是力F與mg的比值，力F沿斜面向上為正）．已知此物體在t=0時速度為零，那么此物體在4s末的速率為    m/s，力F做的功是    J．（g取10m/s²）

Answer 1

【答案】分析：如圖可知，物體在0-1s內物體不受力F作用，1-3s物體受沿斜面向下，大小為的力F作用，3-4s物體不受力F作用；對物體進行受力分析，分三段求物體的位移和速度．
解答：解：由題意知：
（1）物體在第1s內不受力F作用，只受豎直向下的重力和垂直斜面向上的彈力作用，物體沿斜面做加速度的勻加速運動，1s末物體的速度為5m/s，方向沿斜面向下；
（2）物體在1-3s內受沿斜面向下的大小為的力F作用，此時物體沿斜面向下的合力為mgsinθ+F=mg，物體的加速度大小為g，方向沿斜面向下，物體做初速度為5m/s，加速度為10m/s²的勻加速運動，根據運動規律可得，物體在2s末的速度為25m/s，物體產生的位移x==30m．力F做功為：
（3）物體在3-4s內，僅受重力和彈力作用，產生加速度為，物體做初速度為25m/s，加速度為5m/s²的勻加速運動，1s末的速度為30m/s
故答案為：30，150
點評：根據物體的受力確定物體的運動情況，注意力F做功是力乘以力方向的位移．