Question

20．如圖所示，一個人用與水平方向成53°角的力F=40N 拉一個木箱，使木箱從靜止開始運動，經(jīng)過t=2s木箱在水平地面上沿直線前進了8m，之后撤去外力．已知木箱質(zhì)量為m=5kg，g=10m/s²求：
（1）拉力F對木箱所做的功；
（2）整個過程中摩擦力對木箱所做的功；
（3）木箱總位移．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)W=Fxcosθ求得拉力做功，
（2）根據(jù)動能定理求得摩擦力做功；
（3）根據(jù)牛頓第二定律求得加速度，利用運動學公式求得通過的位移

解答 解：（1）拉力做功W=Fxcos53°=40×8×0.6J=192J
（2）整個過程根據(jù)動能定理可知W-W_f=0-0，解得W_f=W=192J，故摩擦力做功為-192J
（3）在加速階段，$x=\frac{1}{2}a{t}^{2}$，解得a=4m/s²
2s末的速度v=at=8m/s
在拉力F作用下，對木箱受力分析，則Fcos53°-μ（mg-Fsin53°）=ma，解得$μ=\frac{2}{9}$
撤去外力后，對物體受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可知，μmg=ma′，解得$a′=\frac{20}{9}m/{s}^{2}$
減速階段通過的位移為$x′=\frac{{v}^{2}}{2{a}_{2}}=14.4m$
通過的總位移為x_總=x+x′=22.4m
答：（1）拉力F對木箱所做的功為192J；
（2）整個過程中摩擦力對木箱所做的功為-192J；
（3）木箱總位移為22.4m

點評 本題主要考查了恒力做功公式W=Fxcosθ的直接應(yīng)用，抓住勻速運動合外力為零求解合外力做功，在第三問中利用運動學公式求得位移