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内力F做的功；

（2）4.0s内力F的平均功率；

（3）4.0s末拉力F的瞬时功率．

Answer

（1）4.0s内力F做的功为0.8J；

（2）4.0s内力F的平均功率为0.2W；

（3）4.0s末拉力F的瞬时功率为0.4W

【解析】

试题分析：（1）根据牛顿第二定律求出木箱的加速度大小，结合位移时间公式求出木箱的位移，从而得出F做功的大小；

（2）根据平均功率的公式求出F做功的平均功率．

（3）根据速度时间公式求出木箱的速度，结合瞬时功率的公式求出拉力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

代入数据解得 a=0.1m/s2

移动的距离是x=at2=×0.1×42=0.8m

根据功的定义式w=Fxcosα得，

木箱在4.0s内力F所做的功W=Fxcosα=2×0.8×cos60°=0.8J．

（2）4.0s内力F的平均功率：P==0.2W

（3）4s末箱的速度为v=at=0.1×4=0.4m/s．

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内力F做的功为0.8J；

（2）4.0s内力F的平均功率为0.2W；

（3）4.0s末拉力F的瞬时功率为0.4W．