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题目:一个质量为5kg的物体,在水平地面上受到一个大小为20N的水平外力作用,从静止开始沿水平面做直线运动。已知物体与地面间的动摩擦因数为0.2,求物体在t=5s时的速度和位移。
解:物体受到重力、支持力、外力和摩擦力的共同作用。根据牛顿第二定律,有
$F - f = ma$
其中,$F$为外力,$f$为摩擦力,$a$为加速度。
$f = \mu F_{N}$
其中,$\mu$为动摩擦因数,$F_{N}$为正压力。
$F - 0.2 \times (mg) = ma$
其中,$m$为物体质量,$g$为重力加速度。
解得:$a = 3m/s^{2}$
根据速度公式,有
$v = at$
其中,$v$为速度,$t$为时间。
代入数据,可得到物体在t=5s时的速度为
$v = at = 3 \times 5 = 15m/s$
根据位移公式,有
$x = \frac{1}{2}at^{2}$
其中,$x$为位移。
代入数据,可得到物体在t=5s时的位移为
$x = \frac{1}{2} \times 3 \times 5^{2} = 37.5m$
综上所述,物体在t=5s时的速度为15m/s,位移为37.5m。