Question

3．現(xiàn)用水平推力F沿水平面推動(dòng)正方體木塊，推力F與木塊的速度v隨時(shí)間t變化的圖象分別如圖甲、乙所示．已知正方體木塊邊長(zhǎng)為1m，木塊的密度ρ=0.5×10³kg/m³．（取g=10N/kg）

求：（1）木塊對(duì)地面的壓強(qiáng)p；
（2）在3～5s內(nèi)，推力對(duì)木塊所做的功；
（3）請(qǐng)?jiān)趫D丙中，畫(huà)出0～6s內(nèi)木塊所受的摩擦力f隨時(shí)間t變化的圖線．

Answer 1

分析 （1）求出木塊的體積，根據(jù)G=mg=ρgV求出木塊重力，即為木塊對(duì)地面的壓力，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出木塊對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)圖象讀出3～5s內(nèi)的速度和推力，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出運(yùn)動(dòng)距離，再根據(jù)W=Fs求出做的功；
（3）0～1s內(nèi)木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，摩擦力和推力是一對(duì)平衡力，大小相等；3～5s內(nèi)木塊處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，受的摩擦力和推力是平衡力，大小相等；1～3s內(nèi)和5～6s內(nèi)物體雖然不是平衡狀態(tài)，由于影響摩擦力的因素沒(méi)有改變，所以摩擦力大小不變．據(jù)此畫(huà)出圖象．

解答 解：（1）木塊體積V=（1m）³=1m³，
木塊對(duì)地面的壓力F=G=mg=ρgV=0.5×10³kg/m³×10N/kg×1m³=5000N，
木塊對(duì)地面的壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5000N}{（1m）^{2}}$=5000Pa；
（2）由圖乙可知，3～5s內(nèi)的速度為v=1m/s，
由v=$\frac{s}{t}$得運(yùn)動(dòng)距離：
s=vt=1m/s×2s=2m，
由圖甲可知，3～5s內(nèi)的推力F′=200N，
推力對(duì)木塊所做的功W=F′s=200N×2m=400J；
（3）0～1s內(nèi)木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，摩擦力和推力是一對(duì)平衡力，大小相等，為100N；
3～5s內(nèi)木塊處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，受的摩擦力和推力是平衡力，大小相等，摩擦力為200N；
1～3s內(nèi)和5～6s內(nèi)物體雖然不是平衡狀態(tài)，由于影響摩擦力的因素沒(méi)有改變，所以摩擦力大小不變，仍為200N．
故畫(huà)出的圖象為：

答：（1）木塊對(duì)地面的壓強(qiáng)為5000Pa；
（2）在3～5s內(nèi)，推力對(duì)木塊所做的功為400J；
（3）如上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)重力、壓強(qiáng)、速度、功計(jì)算公式和平衡力的理解和掌握，難度不大．