解题思路:由力F随时间的变化规律图可知,力的变化具有周期性,周期为4s,可以根据牛顿第二定律求出一个周期内的位移和力F做的功,83秒为21个周期少一秒,我们可以算出84s总位移再减去最后一秒的位移,即为83秒位移,21个周期内做的功减去最后一秒力F做的功,即为整个过程力F做的总功.
当物体在前半周期时由牛顿第二定律,
得 F1-μmg=ma1a1=
F1−μmg
m=[1/4]×(12-0.1×4×10)m/s2=2m/s2
当物体在后半周期时,
由牛顿第二定律,得 F2+μmg=ma2
a2=
F2+μmg
m=[1/4]×(4+0.1×4×10)4 m/s2=2m/s2
前半周期和后半周期位移相等 x1=[1/2]at2=0.5×2×22m=4m
一个周期的位移为 8m
前40s位移为80m.
前半周位移为4m,加速结束速度为4m/s,减速1.5秒速度1m/s,故43.5秒时速度为1m/s,减速阶段位移为3.75m.43.5秒内位移为87.75.
43.5秒时的动能为2J
wF−μmgs=
1
2mv2
wF=351J+2J=353J
答:(1)43.5s内物体的位移大小s是87.75mm;(2)43.5s内力F对物体所做的功是353J.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律.
考点点评: 本题考查了匀变速直线运动的基本规律和牛顿第二定律的应用.解题时要注意观察图象,找出周期,算出每个周期的位移和F做的功,即可求出总位移和总功.