Question

10．如图所示，质量为m=5kg的物体在水平恒力F=15N的作用下从静止开始运动，4s后撤去F，若物体与地面间的动摩擦因数μ=0.1，求：
（1）撤去F时物体的速度大小；
（2）物体从开始运动到停下来的位移大小．

Answer 1

分析 根据牛顿第二定律求出在F作用下的加速度，结合速度时间公式求出4s末的速度．根据牛顿第二定律求出撤去F后的加速度大小，结合速度位移公式求出匀减速运动的位移，再结合匀加速运动的位移求出总位移的大小．

解答 解：（1）根据牛顿第二定律得，匀加速运动的加速度${a}_{1}=\frac{F-μmg}{m}=\frac{15-0.1×50}{5}m/{s}^{2}=2m/{s}^{2}$，
则撤去F时的速度v=a₁t₁=2×4m/s=8m/s．
（2）物体匀加速运动的位移${x}_{1}=\frac{1}{2}{a}_{1}{{t}_{1}}^{2}=\frac{1}{2}×2×16m=16m$，
撤去F后的加速度大小${a}_{2}=\frac{μmg}{m}=μg=1m/{s}^{2}$，
则匀减速运动的位移大小${x}_{2}=\frac{{v}^{2}}{2{a}_{2}}=\frac{64}{2}m=32m$，
则x=x₁+x₂=16+32m=48m．
答：（1）撤去F时物体的速度大小为8m/s；
（2）物体从开始运动到停下来的位移大小为48m．

点评 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，难度不大．