Question

4．如图甲所示，粗糙程度相同的水平地面上放一重为5N、底面积为20cm²的木块，用水平拉力F向右拉木块，拉力F随时间t的关系图象如图乙，木块运动的速度v与时间t的关系图象如图丙．则

（1）木块对水平地面的压强是2500Pa；
（2）则在t=1s时，木块受到的摩擦力2N；
（3）在t=3s时，木块受到的摩擦力为4N；
（4）4-6s内拉力F所做的功为24J．
（5）2s-4s内木块受到的合力是2N；
（6）6s-8s内木块的机械能减小；
（7）将木块的三分之一切下后叠放在一起（不考虑质量损失），并拉着木块在同一水平地面上做匀速直线运动，木块受到的摩擦力不变（后两空填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）物体对水平地面的压力和自身的重力相等，又知道物体的底面积，根据p=$\frac{F}{S}$求出对水平地面的压强；
（2）则在t=1s时，木块静止受平衡力作用，摩擦力=拉力；
（3）由v-t图象可知物体在t=3s时做匀加速直线运动，根据滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关、与速度无关得出受到的摩擦力；
（4）根据丙图算出在4s-6s内通过的距离，根据乙图找出此时的推力，根据W=Fs计算出推力做的功；
（5）根据木块做匀速直线运动情况时的推力得出摩擦力的大小，由合力的知识求出2s～4s所受的合力大小；
（6）机械能为势能与动能的和；
（7）滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，跟接触面积的大小无关．

解答 解：（1）物体对水平地面的压力：
F=G=5N，
对水平地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5N}{20×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2500Pa；
（2）由v-t图象可知，t=1s时木块静止受平衡力作用，摩擦力=拉力=2N；
（3）由v-t图象可知，物体在t=3s时做匀加速直线运动，
因滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，与速度无关，
所以，此时受到的滑动摩擦力为4N；
（4）由图象可知在4s～6s内的运动速度v=3m/s，推力F=4N，
由v=$\frac{s}{t}$可得，在4s～6s内移动的距离为：s=vt=3m/s×2s=6m，
推力做功：W=Fs=4N×6m=24J；
（5）由图丙知，4s～6s时间内，物体做匀速直线运动，由图乙可知，此时f=F=4N；
而第2s～4s内F=6N，所以第2s木块所受的合力为F_合=F-f=6N-4N=2N；
（6）由于在水平面上上运动，故势能不变，6s-8s速度减小，动能减小，故机械能减小；
（7）将木块的三分之一切下后叠放在一起（不考虑质量损失），此时压力大小和接触面粗糙程度不变，则滑动摩擦力大小保持4N不变．
故答案为：（1）2500；（2）2；（3）4；（4）24；（5）2；（6）减小；（7）不变．

点评 本题考查了学生对力学图象的分析能力，能从图象上得到有用的物理信息是解题的关键，是一道锻炼学生分析思考能力的好题．