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【试题】
在水平面上有一物体A,质量为m,它与地面间的动摩擦因数为μ。现在用一个大小为F的水平恒力推物体A,使物体A由静止开始运动一段距离s后撤去力F,物体A再滑行一段距离s后停止运动。已知重力加速度为g,求:
(1)物体A受到的摩擦力大小;
(2)物体A运动的最大速度;
(3)物体A运动的总位移大小。
【答案】
(1)物体A受到的摩擦力大小为μmg;
(2)物体A运动的最大速度为v = ;
(3)物体A运动的总位移大小为s = s + s。
【解析】
根据牛顿第二定律和运动学公式可以求得物体A受到的摩擦力大小、最大速度和总位移大小。
首先,物体A在水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用,根据牛顿第二定律可以求得滑动摩擦力的大小:
$F_{f} = \mu F_{N} = \mu mg$
其中,$F_{N}$是物体A与地面间的正压力,$F$是水平恒力。
接着,物体A在拉力作用下做匀加速直线运动,根据运动学公式可以求得最大速度:
$v = \sqrt{\frac{2a}{m}s}$
其中,$a$是加速度,可以通过牛顿第二定律求得:
$a = \frac{F - F_{f}}{m}$
最后,物体A在撤去拉力后做匀减速直线运动,根据运动学公式可以求得总位移大小:
$s = \frac{v^{2}}{2a} + s_{1}$
其中,$s_{1}$是撤去拉力后的位移。
综上所述,这道题考察了牛顿第二定律、运动学公式和动能定理的应用,需要同学们认真分析题目中的条件,列出相应的方程求解。