Question

11．如图所示，质量为M=5.0kg的物体静置于粗糙水平面上，在水平拉力F=30N作用下物体开始向右做匀加速运动，物体和水平面间的动摩擦因数μ=0.2．重力加速度g=10m/s²，不计空气阻力．
（1）求物体在5s内运动的位移
（2）若在5s末时撤去水平拉力F，求7s末时的摩擦力的功率大小．

Answer 1

分析 （1）根据牛顿第二定律求得加速度，利用位移时间公式求得通过的位移；
（2）根据牛顿第二定律求得减速时的加速度，根据速度时间公式求得速度，有P=Fv求得功率

解答 解：（1）由牛顿第二定律  F-μMg=Ma₁
解得${a}_{1}=\frac{F-μMg}{M}=\frac{30-0.2×5×10}{5}m/{s}^{2}=4m/{s}^{2}$
5s内的位移为
$x=\frac{1}{2}a{t}^{2}=\frac{1}{2}×4×{5}^{2}m=50m$
（2）5s时的速度为v₁=at=20m/s                 
撤去外力后的加速度$a′=\frac{μMg}{M}=2m/{s}^{2}$
7S时的速度为v₂=v₁-a′t=20-2×2m/s=16m/s
7S时摩擦力的功率大小P=μMgv₂=160W
答：（1）物体在5s内运动的位移为50m
（2）若在5s末时撤去水平拉力F，7s末时的摩擦力的功率大小为160W．

点评 本题主要考查了牛顿第二定律，关键是正确的受力分析，在求瞬时功率时抓住P=Fv即可求得