(2011•徐汇区模拟)如图所示,光滑水平面上的O处有一质量为m=2kg物体.物体受到两个水平力的作用,F1=4N,F2
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解题思路:了解问题的情景,运用牛顿第二定律求解加速度.

要找加速度最大,就要找合力最大位置.

速度最大位置一般出现在加速度为0的位置,运用动能定理求出最大速度.

(1)当x=0.5m时,F2=(2+2×0.5)N=3N

F1-F2=ma

a=

F1−F2

m=

4−3

2m/s2=0.5m/s2
(2)物体所受的合外力为F=F1-F2=[4-(2+2x)]N=(2-2x)N

作出F-x图如右图所示:

从图中可以看出,当x=0时,物体有最大加速度a0

F0=ma0
a0=

F0

m=

2

2m/s2=1m/s2

当x=2m时,物体也有最大加速度a2

F2=ma2
a2=

F2

m=

−2

2m/s2=-1m/s2

负号表示加速度方向向左.

(3)当物体的加速度为零时速度最大.从上述图中可以看出,当x=1m时,a1=0,速度v1最大.

从x=0至x=1m合外力所做的功为w=[1/2]F0x=[1/2]×2×1J=1J

根据动能定理,有EK1-0=w=[1/2]mv12=1J

所以当x=1m时,物体的速度最大,为v1=

2EK1

m=

2×1

2m/s=1m/s

答:(1)当位移为x=0.5m时物体的加速度0.5m/s2

(2)当x=0时,物体有最大加速度为1m/s2

当x=2m时,物体也有最大加速度为1m/s2

(3)当x=1m时,物体的速度最大为1m/s.

点评:

本题考点: 动能定理的应用;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律.

考点点评: 能够运用数学图象处理物理问题.

能够用合力与位移的图象所包围的面积求解合力功.