(2011•松江区二模)如图所示,用大小为10N、方向与水平地面成37°角的拉力F,拉动静止物体从A点运动到相距15m的

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  • 解题思路:(1)根据恒力做功的表达式W=FScosα求解拉力的功;根据机械能守恒定律或动能定理列式求解;

    (2)根据速度位移公式可以求解物体从A向B运动时的加速度;对物体从B到D过程运用动能定理,再结合牛顿第二定律列式求物体的质量;

    (3)减小物体的质量,物体加速后获得的动能变大,物体返回时就会越过D点,但根据题意,物体沿水平面加速,即加速时物体不可以离地,得出最小质量即可得到质量的范围.

    (1)拉力做的功为

    WF=FScos37°=10×15×0.8=120J

    根据动能定理

    [1/2m

    υ2B=mgh

    解得

    h=

    υ2B

    2g=

    62

    20=1.8m

    即拉力做的功为120J,C点的离地高度为1.8m.

    (2)物体从B到D过程

    μmgS2=

    1

    2m

    υ2B]

    解得

    μ=

    υ2B

    2gS2=

    62

    2×10×4.5=0.4

    物体从A向B运动过程

    a1=

    υ2B

    2S1=

    62

    2×15=1.2m/s2

    根据牛顿第二定律

    Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=ma1

    解得

    m=

    F(cos370+μFsin370)

    μg+a1=

    10×(0.8+0.4×0.6)

    0.4×10+1.2=2kg

    即物体从A向B运动时的加速度为1.2m/s2,物体的质量为2kg.

    (3)要符合题意,其他条件不变的话可以讨论f的变化情况,减小物体的质量,即可减小f,从公式看:

    Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=ma1

    但要返回越过D点,加速向右时物体不可离地,故必须符合条件:

    Fsin37°≤mg

    其临界值为

    m=Fsin37°/g=10×0.6/10=0.6kg

    其质量限制范围:

    0.6kg≤m<2kg

    点评:

    本题考点: 动能定理的应用;滑动摩擦力;功的计算.

    考点点评: 本题关键灵活地对各个过程运用动能定理列式分析,同时要抓住物体恰好不离开地面的临界条件分析.