Question

质量m=2.0kg的物体静止在水平地面的A点上，用水平拉力F₁=10N拉这个物体，使其从A点由静止开始做匀加速直线运动至B点。已知AB间距离为12.5m，物体到B点的速度大小为5.0m/s。g取10m/s²，求：
（1）物体与地面间的动摩擦因数；
（2）当物体运动到B点时，撤去水平拉力F₁，物体在水平面上滑行一段距离后停在C点。现改用与水平方向夹角为斜向上的F₂=10N的力拉这个物体，若使这个物体在水平地面上从C点由静止开始运动，并能到达距C点12.5m远的地方，则F₂至少要做多少功？
（结果保留2位有效数字）

Answer 1

（1）（2）77J

（1）物体从静止开始由A点运动到B点的过程中，物体受到的拉力F₁和摩擦力F_f对其做功，根据动能定理有：……………（2分）
其中…………（1分）
将数据代入上面两式，解得：…………（1分）
（2）物体在F₂作用下从C点由静止开始运动，到距C点12.5m的过程中，
若F₂作用一段时间后，撤去F₂，物体滑行到距C点12.5m时，
刚好速度为零，此情况中拉力F₂做的功为最少。……………（2分）
设物体在拉力F₂作用的过程中，物体的位移为s₁，撤去F₂后，物体的位移为s₂。
由题意可知从C点由静止开始到距C点12.5m运动的位移为：s= s₁+ s₂ …（1分）
在s₁阶段有F₂和摩擦力F_f1对物体做功，在s₂阶段有摩擦力F_f2对物体做功，
根据动能定理有： ……………（2分）
当F₂作用在物体上时，物体受到的摩擦力为：…（1分）
撤去F₂后，物体受到的摩擦力为： …………（1分）
联立上述四式，代入数据解得：s₁=9.6m…………（1分）
F₂至少做的功为：="77J " ……………（2分）