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如图甲所示,初始有一质量m=5kg的物块以速度V0=10m/s在水平地面上向右滑行,在此时刻给物块施加一水平外力F,外力F随时间t的变化关系如图乙所示.作用3s时间后撤去外力F,规定水平向右为

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如图甲所示,初始有一质量m=5kg的物块以速度V0=10m/s在水平地面上向右滑行,在此时刻给物块施加一水平外力F,外力F随时间t的变化关系如图乙所示.作用3s时间后撤去外力F,规定水平向右为正方向,已知物块与地面间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10m/s2.求:
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(1)撤去外力F时物块的速度大小;
(2)物块向右滑行的总位移和外力F对物块所做的功.
▼优质解答
答案和解析
(1)在0-1s内产生的加速度为:a1=
-μmg-F
m
=
-0.2×5×10-10
5
m/s2=-4m/s2
在1-2s内产生的加速度为:a2=
F-μmg
m
=0
1s末的速度为:v=v0+a1t=10-4×1m/s=6m/s
1-2s内匀速运动,3s末的速度为:v′=v+a1t=6-4×1m/s=2m/s
(2)在0-1s内的位移为:x1=v0t+
1
2
a1t2=10×1-
1
2
×4×12m=8m
1-2s内的位移为:x2=vt=6m
2-3s位移为:x3=vt+
1
2
a1t2=6×1-
1
2
×4×12m=4m
通过的总位移为:x=x1+x2+x3=18m
外力做功为:W=-Fx1+Fx2-Fx3=-60J
答:(1)撤去外力F时物块的速度大小为2m/s;
(2)物块向右滑行的总位移为18m,外力F对物块所做的功为-60J