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一个质量为4kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2．从t=0开始，物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用，力F随时间t的变化规律如图所示．g取10m/s2．求（1）在2s～4s时间内，物体从减速运动到停止不动所经历的时间；（2）6s内物体的位移大小和力F对物体所做的功．

分类: 作业答案 • 2022-06-11 22:51:24
问题描述：

一个质量为4kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2．从t=0开始，物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用，力F随时间t的变化规律如图所示．g取10m/s2．求

（1）在2s～4s时间内，物体从减速运动到停止不动所经历的时间；
（2）6s内物体的位移大小和力F对物体所做的功．

答

（1）f=μmg=8N，t1=2s，F1=12N，F2=4N．
0～2s内，F1-f=ma1
则a1＝1m/s2．
2s时的速度大小v1=a1t1=2m/s．
2s后的一段时间内：F2+f=ma2
a2＝3m/s2＞a1
所以物体速度会减到零，设经时间△t减速到速度为零．
0=v1-a2△t．解得△t＝

2
3
s＜2s
又因为F2＜f，所以物体停下到t=4s时再开始运动．
所以，物体从减速运动到停止不动所经历的时间为
2
3
s．
（2）0～2s加速过程中的位移x1＝
v1
2
t1＝2m
2s后的△t=
2
3
s时间内减速过程中的位移x2＝
v1
2
△t＝
2
3
m
所以6s内物体的位移s＝2x1+x2＝4+
2
3
＝
14
3
m．
t=6s时的速度为v1=2m/s
根据动能定理得，WF−fs＝
1
2
mv12
解得WF＝
1
2
mv12+fs＝45.3J．
答：（1）在2s～4s时间内，物体从减速运动到停止不动所经历的时间为
2
3
s．
（2）6s内物体的位移大小为
14
3
m，力F对物体所做的功为45.3J．
答案解析：（1）根据牛顿第二定律分别求出各个时间段的加速度，根据运动学公式求出物体从减速到停止不动所需的时间．
（2）根据匀变速直线运动的公式，结合物体的运动规律求出6s内物体的位移．根据动能定理求出在这段过程中力F所做的功．
考试点：动能定理的应用；匀变速直线运动的速度与时间的关系；牛顿第二定律．
知识点：解决本题的关键理清物体的运动过程，运用牛顿第二定律和运动学公式综合求解．

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