如图所示,一个放置在水平台面上的木块,其质量为2kg,受到一个斜向下的、与水平方向成30°角的推力F=10N的作用,使木块从静止开始运动,5s后撤去推力,若木块与水平面间的动摩擦因数为0.1,则木块在水平面上运动的总位移为多少?(g取10m/s2)

问题描述:

如图所示,一个放置在水平台面上的木块,其质量为2kg,受到一个斜向下的、与水平方向成30°角的推力F=10N的作用,使木块从静止开始运动,5s后撤去推力,若木块与水平面间的动摩擦因数为0.1,则木块在水平面上运动的总位移为多少?(g取10m/s2

根据牛顿第二定律得:
a=

Fcosθ−μ(mg+Fsinθ)
m
=
10×
3
2
−0.1×(20+10×
1
2
)
2
≈3m/s2
则匀加速直线运动的位移为:
x1
1
2
at12
1
2
×3×25m=37.5m

匀加速运动的末速度为:
v=at1=3×5=15m/s,
匀减速运动的加速度大小为:
a′=μg=0.1×10=1m/s2
则匀减速运动的位移大小为:
x2
v2
2a′
225
2
m=112.5m

总位移大小为:x=x1+x2=37.5+112.5m=150m.
答:木块在水平面上运动的总位移为150m.
答案解析:根据牛顿第二定律求出在推力作用下的加速度,结合位移时间公式求出匀加速直线运动的位移,速度时间公式求出匀加速运动的末速度,撤去拉力后,根据牛顿第二定律求出匀减速运动的加速度,结合速度位移公式求出匀减速运动的位移,从而得出总位移的大小.
考试点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
知识点: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,注意撤去拉力前后的摩擦力大小不同.