Question

商場工作人員拉著質量m=20kg的木箱沿水平地面運動．若用F₁=100N的水平力拉木箱，木箱恰好做勻速直線運動；如圖現改用F₂=150N、與水平方向成53°斜向上的拉力作用于靜止的木箱上4.0s后再撤去該力，求木箱移動的距離．（sin53°=0.80，cos53°=0.60，取重力加速度g=10m/s²．）

Answer 1

分析：本題分三步研究：
（1）用F₁=100N的水平力拉木箱，木箱恰好做勻速直線運動，由此可知拉力和摩擦力相等，從而可以求出動摩擦因數；
（2）對物體受力分析，由牛頓第二定律可以求得加速度的大��；木箱做勻加速運動，由位移公式可以求得木箱的位移．
（3）撤去力F₂后，木箱做勻減速運動，由動能定理求解滑行的距離，即可總距離．

解答：解：（1）由于木箱在水平拉力下勻速運動，根據牛頓第二定律，
F₁-μmg=0
解得：μ=

F1

mg

=0.5
（2）根據牛頓第二定律，得Fcos53°-μ（mg-Fsin53°）=ma
解得木箱運動的加速度大小為 a=2.5 m/s²
木箱的位移 x=

1

2

at²=20m．
（3）撤去力F₂時，木箱的速度為v=at=10m/s，
根據動能定理得：-μmgs=0-

1

2

mv2
得 s=

v2

2μg

=10m
故木箱移動的距離S=x+s=30m．
答：木箱移動的距離是30m．

點評：根據二力平衡求出摩擦力的大小，物體勻加速和勻減速直線運動，由勻變速直線運動的規律和動能定理求解即可，本題的難度不大．