如圖甲所示，在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為m=4kg的物體，讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運(yùn)動(dòng)，推力F隨位移x變化的圖象如圖乙所示．已知物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5，g=10m/s2．求：
（1）運(yùn)動(dòng)過程中物體的最大加速度為多少？
（2）距出發(fā)點(diǎn)多遠(yuǎn)時(shí)物體的速度達(dá)到最大？
（3）物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是多少？
分析：（1）當(dāng)推力F最大時(shí)，加速度最大，根據(jù)牛頓第二定律求出物體的最大加速度．
（2）當(dāng)推力大于摩擦力，物體做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)推力小于摩擦力，物體做減速運(yùn)動(dòng)，可知推力等于摩擦力時(shí)，速度最大．結(jié)合推力與位移的關(guān)系式得出速度最大時(shí)經(jīng)歷的位移．
（3）F與位移關(guān)系圖線圍成的面積表示F所做的功，對(duì)全過程運(yùn)用動(dòng)能定理，抓住動(dòng)能的變化量為零，求出物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的最大位移．
解答：解：（1）由牛頓第二定律得：F-μmg=ma
當(dāng)推力F=100N時(shí)，物體所受的合力最大，加速度最大，代入數(shù)據(jù)得：
a=
F
m
-μg=20m/s2．
（2）由圖象求出，推力F隨位移x變化的數(shù)值關(guān)系為：F=100-25x
速度最大時(shí)，物體加速度為零，則：F=μmg=0.5×40N=20N．
代入數(shù)據(jù)解得：x=3.2m．
（3）根據(jù)F=100-25x，由圖象可知，推力對(duì)物體做的功等于圖線與x軸圍成的面積，于是推力對(duì)物體做功：
W═
1
2
Fx0=200J．
根據(jù)動(dòng)能定理得：W-μmgxm=0
代入數(shù)據(jù)解得：xm=10m．
答：（1）運(yùn)動(dòng)過程中物體的最大加速度為20m/s2．
（2）距出發(fā)點(diǎn)3.2m時(shí)物體的速度達(dá)到最大．
（3）物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是10m．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了牛頓第二定律和動(dòng)能定理的綜合運(yùn)用，知道F-x圖線圍成的面積表示F做功的大小．
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖甲所示，在水平地面上固定一對(duì)與水平面傾角為α的光滑平行導(dǎo)電軌道，軌道間的距離為l，兩軌道底端的連線與軌道垂直，頂端接有電源．將一根質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒ab放在兩軌道上，且與兩軌道垂直．已知軌道和導(dǎo)體棒的電阻及電源的內(nèi)電阻均不能忽略，通過導(dǎo)體棒的恒定電流大小為I，方向由a到b，圖乙為圖甲沿a→b方向觀察的平面圖．若重力加速度為g，在軌道所在空間加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止．
（1）求出磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒的安培力的大小；
（2）如果改變導(dǎo)軌所在空間的磁場(chǎng)方向，試確定使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值的大小和方向．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖甲所示，在水平地面上固定一對(duì)與水平面傾角為α的光滑平行導(dǎo)電軌道，軌道間的距離為l，兩軌道底端的連線與軌道垂直，頂端接有電源．將一根質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒ab放在兩軌道上，且與兩軌道垂直．已知軌道和導(dǎo)體棒的電阻及電源的內(nèi)電阻均不能忽略，通過導(dǎo)體棒的恒定電流大小為I，方向由a到b，圖11乙為圖甲沿a→b方向觀察的平面圖．若重力加速度為g，在軌道所在空間加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止．
（1）請(qǐng)?jiān)趫D11乙所示的平面圖中畫出導(dǎo)體棒受力的示意圖；
（2）求出磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒的安培力的大��；
（3）如果改變導(dǎo)軌所在空間的磁場(chǎng)方向，試確定使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值的大小和方向．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖甲所示，在水平地面上固定一對(duì)與水平面傾角為α的光滑平行導(dǎo)電軌道，軌道間的距離為l，兩軌道底端的連線與軌道垂直，頂端接有電源。將一根質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒ab放在兩軌道上，且與兩軌道垂直。已知軌道和導(dǎo)體棒的電阻及電源的內(nèi)電阻均不能忽略，通過導(dǎo)體棒的恒定電流大小為I，方向由a到b，圖11乙為圖甲沿a→b方向觀察的平面圖。若重力加速度為g，在軌道所在空間加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止。

1.請(qǐng)?jiān)趫D乙所示的平面圖中畫出導(dǎo)體棒受力的示意圖；

2.求出磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒的安培力的大小；

3.如果改變導(dǎo)軌所在空間的磁場(chǎng)方向，試確定使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值的大小和方向。

 

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科目：高中物理 來(lái)源：2011-2012學(xué)年度河南省鄭州市高三物理第一次質(zhì)量預(yù)測(cè)物理卷 題型：計(jì)算題

2011年3月11日，日本大地震以及隨后的海嘯給日本帶來(lái)了巨大的損失。災(zāi)后某中學(xué)的部分學(xué)生組成了一個(gè)課題小組，對(duì)海嘯的威力進(jìn)行了模擬研究，他們?cè)O(shè)計(jì)了如下的模型：如圖甲所示，在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為m=4kg的物體，讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運(yùn)動(dòng)，推力F隨位移x變化的圖象如圖乙所示。已知物體與地面之問的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5,g="10" m/s2。求：

【小題1】運(yùn)動(dòng)過程中物體的最大加速度為多少？
【小題2】距出發(fā)點(diǎn)多遠(yuǎn)時(shí)物體的速度達(dá)到最大？
【小題3】物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是多少？

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