Question

10．如图所示，质量为2kg，底面积为0.1m²的物体在20N的水平拉力作用下沿水平地面向右做匀速运动．
（1）物体对地面的压力和压强分别为多少？
（2）物体所受的摩擦力大小为多少？若物体所受的摩擦力大小与物体对地面的压力大小成正比，它们之间的关系为f=μN（N为物体对地面的压力；μ为动摩擦因数，与接触面的粗糙程度有关），则动摩擦因数μ为多少？
（3）若将物体沿中间的竖直虚线切掉一半，剩下的一半仍保持在水平地面上做匀速运动，则物体对地面的压强及物体所受的水平拉力分别为多少？

Answer 1

分析 （1）根据G=mg即可求出物体重力；静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其重力，根据p=$\frac{F}{S}$即可求出物体对地面的压强；
（2）物体做的是匀速直线运动，所以受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反．根据f=μN可求得动摩擦因数；
（3）沿虚线截去一半，重力减去一半，受力面积减半，根据压强公式可判断物体对地面的压强变化；根据压力减半，接触面的粗糙程度不变，分析摩擦力的变化，然后再根据二力平衡条件分析水平拉力．

解答 解：（1）物体重力：G=mg=2kg×10N/kg=20N；
物体对地面的压力F=G=20N，
物体对地面的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{20N}{0.1{m}^{2}}$=200Pa；
（2）因为物体做的是匀速直线运动，所以受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以物体受到的阻力为：f=F=20N，
由f=μN，可得动摩擦因数μ=$\frac{f}{N}$=$\frac{20N}{20N}$=1；
（3）按虚线的方向将木块截去一半，重力减半，则剩下一半的物体对地面的压力减半，受力面积减半，根据公式p=$\frac{F}{S}$，可知对地面的压强不变，还是200Pa．
已知按虚线的方向将木块截去一半，剩下一半的物体对地面的压力减半，接触面的粗糙程度不变，则摩擦力减半，f′=10N，因为剩下的一半仍保持在水平地面上做匀速运动，所以物体所受的水平拉力F_拉=f′=10N．
答：（1）物体对地面的压力为20N，压强为200Pa；
（2）物体所受的摩擦力大小为为20N；动摩擦因数μ为1；
（3）物体对地面的压强为200Pa；物体所受的水平拉力为10N．

点评 本题考查了学生对重力公式、压强公式、二力平衡条件的掌握和运用，有一定的拔高难度．