Question

质量为m=1kg的物体，在与水平面成q=37° 角的恒力F作用下，沿水平面以10m/s的速度匀速运动．物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.5．物体通过某一位置时计t=0．在t=1s时，去掉力F，物体便以大小为5m/s²的加速度做匀减速直线运动，求：（sin37°=0.6cos37°=0.8g=10N/kg）
（1）恒力F的大小
（2）计时后4s内物体的位移．

Answer

（1）物体匀速运动时，合力为零，分析受力情况，根据平衡条件和摩擦力公式f=μN结合求解恒力F的大小．
（2）撤去F后，物体做匀减速运动，由运动学速度公式求出撤去F后物体滑行的时间，再由位移公式分别求出匀速运动和匀减速运动的位移，即可求得总位移．
【解析】
（1）物体匀速运动时受到重力mg、恒力F、地面的支持力N和滑动摩擦力f，作出力图如图所示．由平衡条件得：
水平方向：Fcosθ=f
竖直方向：N=mg+Fsinθ
又：f=μN
联立得：Fcosθ=μ（mg+Fsinθ）
得：F==
（2）设撤去F后物体滑行时间t时停止运动，则：v=v+at，
得：=
故计时4s内物体的位移等于物体滑行时间t内通过的位移．
撤去F前，物体通过的位移：x1=vt=10×1m=10m；
撤去F后，物体运动时间：t′=t=2s，通过的位移为：
x2=vt′+=10×2-×5×22=10（m）
故计时后4s内物体的位移：x=x1+x2=20m．
答：（1）恒力F的大小是10N．
（2）计时后4s内物体的位移是20m．