如图所示,质量m=1kg、长L=0.8m的均匀矩形薄板静止在水 平桌面上,其右端与桌子边缘相平.板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.4.现用F=5N的水平力向右推薄板,使它翻下桌子,力F做的功至少为(g取10m/s2)(  )A. 1JB. 2JC. 1.6JD. 4J

问题描述:

如图所示,质量m=1kg、长L=0.8m的均匀矩形薄板静止在水 平桌面上,其右端与桌子边缘相平.板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.4.现用F=5N的水平力向右推薄板,使它翻下桌子,力F做的功至少为(g取10m/s2)(  )
A. 1J
B. 2J
C. 1.6J
D. 4J

加速时,对木板受力分析,受到重力、支持力、推力F和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有
F-μmg=ma1
解得
a1=1m/s2
减速时,对木板受力分析,受到重力、支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有
-μmg=ma2
解得
a2=-4m/s2
木板先做匀加速直线运动,后做匀减速直线运动,到达桌面边缘时,速度减为零,设最大速度为v,根据位移速度公式,有
2a1x1=v2
2a2x2=−v2
x1+x2

L
2

解得:x1=
2
5
L
=0.32m
W=Fx1=1.6J
故选C.
答案解析:要使力F做的功最少就要使推力作用时间最短,推力撤去后,物体减速滑行,刚好重心到达桌面边缘时,速度减为零;
对木板加速和减速分别受力分析,然后根据牛顿第二定律求得加速和减速的加速度,再根据运动学公式列式求出力作用的位移,再根据恒力做功公式求解.
考试点:功的计算.

知识点:本题关键是找出作用时间最短的临界过程,然后先根据牛顿第二定律求解出加速过程和减速过程的加速度,再根据运动学公式列式求出力作用的位移,再根据恒力做功公式求解.