Question

如图所示，光滑水平地面静止放着质量m=10kg的木箱，与水平方向成θ=60°的恒力F作用于物体，恒力F=2.0N．当木箱在力F作用下由静止开始运动4.0s，求

（1）4.0s末物体的速度大小；

（2）4.0s内力F所做的功；

（3）4.0s末拉力F的瞬时功率．

Answer

（1）4.0s末物体的速度大小是0.4m/s

（2）4.0s内力F所做的功0.8J

（3）4.0s末拉力F的瞬时功率是0.4W．

【解析】

试题分析：（1）木箱受到重力、恒力F、水平面的支持力作用，根据牛顿第二定律求出加速度，由速度公式求解速度，

（2）由位移公式求出位移，根据功的定义式w=Flcosα求出力F所做的功；

（3）根据p=Fvcosα求出4.0s末拉力F的瞬时功率

【解析】
（1）木箱受到重力、恒力F、水平面的支持力作用，设加速度大小为a，

将拉力正交分解，根据牛顿第二定律得：

Fcos60°=ma

代入解得 a=0.1m/s2所以4s末箱的速度为v=at=0.1×4=0.4m/s．

（2）移动的距离是x=at2=×0.1×42=0.8m

根据功的定义式w=Flcosα得

4.0s内力F所做的功w=Flcosα=2×0.8×cos60°=0.8J．

（3）根据p=Fvcosα得

4.0s末拉力F的瞬时功率p=Fvcosα=2×0.4×cos60°=0.4W．

答：（1）4.0s末物体的速度大小是0.4m/s

（2）4.0s内力F所做的功0.8J

（ 3）4.0s末拉力F的瞬时功率是0.4W．

【点评】牛顿第二定律和运动学公式解决力学问题的基本方法，也可以运用动能定理和位移公式求解．

恒力的功用恒力的大小和力方向上的位移的乘积即可求出，在求瞬时功率时要注意功率公式的选择．