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题目类型:选择题
知识点:牛顿第二定律(F=ma)的应用
题目内容:
一个质量为5kg的物体,在水平地面上受到一个大小为20N、方向与地面成30°角的拉力作用,物体移动了2m的距离。在此过程中,拉力对物体做了多少功?地面对物体的摩擦力做了多少功?物体的动能增加了多少?
解答过程:
首先,我们需要根据题目中的条件,应用牛顿第二定律和运动学公式来求解。
1. 已知拉力大小为20N,方向与地面成30°角,物体移动了2m的距离,因此可以求出物体的加速度:
$a = \frac{Fcos30^{\circ}}{m} = \frac{20 \times \frac{\sqrt{3}}{2}}{5}m/s^{2} = 2\sqrt{3}m/s^{2}$
2. 根据运动学公式,可求出物体移动的距离:
$s = \frac{1}{2}at^{2} = \frac{1}{2} \times 2\sqrt{3} \times 2^{2}m = 4\sqrt{3}m$
3. 根据牛顿第二定律和运动学公式,可以求出拉力对物体做的功:
$W_{拉} = Fs\cos{30^{\circ} = 20 \times 4\sqrt{3} \times \frac{\sqrt{3}}{2}J = 24J}$
4. 由于物体在水平地面上滑动,地面对它的摩擦力大小为:
$f = Fsin30^{\circ} = 20 \times \frac{1}{2}N = 10N$
5. 地面对物体做的功等于物体动能的变化量,因此可以求出物体动能的增加量:
$W_{摩擦} = fs - \Delta E_{k} = 10 \times (4\sqrt{3} - 2)J = 16J$
答案:拉力对物体做了24J的功,地面对物体做的功为16J,物体的动能增加了16J。
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