Question

如图甲，水平面AB段和BC段粗糙程度不同，物体（外形较小）在力F的牵引下，先后从A到B至C，物体经过A点时开始计时（t=0），物体运动的s-t，F-t图象如图乙、图丙所示．求：

（1）物体从A至C过程中，力F对物体所做的功；
（2）物体在BC段运动过程中，力F对物体做功的功率；
（3）物体从A运动到B过程中，由于摩擦转化为系统的内能有多少？

Answer 1

解：（1）由图丙可知物体在AB段上受的拉力为F₁=10N，在BC段上受的拉力为F₂=15N，
由图象乙可知，物体在AB段上移动距离s₁=1m，物体在BC段上移动距离s₂=1m，
所以，在AB段上拉力做的功W₁=F₁s₁=10N×1m=10J，
在BC段上拉力做的功W₂=F₂s₂=15N×1m=15J，
物体从A至C过程中，力F对物体所做的功：W_总=W₁+W₂=10J+15J=25J；
（2）由图象丙读出在BC段的运动时间为t₂=10s，
物体在BC段运动过程中，力F对物体做功的功率：
P₂===1.5W；
（3）物体从A运动到B过程中做的是匀速直线运动，根据能量守恒分析可知，拉力对物体做的功全部转化为系统的内能．即Q=W₁=l0J．
答：（1）物体从A至C过程中，力F对物体所做的功为25J；
（2）物体在BC段运动过程中，力F对物体做功的功率为1.5W；
（3）物体从A运动到B过程中，由于摩擦转化为系统的内能为10J．
分析：（1）由图象乙和丙读出物体受的拉力和运动的路程，根据W=Fs求出拉力做的功；
（2）根据图象读出物体在BC段的时间，再根据P=求出功率；
（3）物体从A运动到B过程中做的是匀速直线运动，根据能量守恒分析可知，拉力对物体做的功全部转化为系统的内能．
点评：此题主要考查的是学生对功、功率计算公式以及对能量守恒定律的理解和掌握，基础性题目．