试题分析:⑴物体在水平面上受重力mg、地面的支持力N、水平拉力F和摩擦力f作用,根据牛顿第二定律得:F-μmg=ma,解得:a=
-μg
对照a-F关系图象,可知m=4kg,μg=1m/s
2,即μ=0.1
⑵根据图丙可知,力F变化的周期为T=4s,不妨先研究物体在第一个周期内的运动情况:
在0~2s时间内,根据牛顿第二定律可知,物体运动的加速度为:a
1=
=2m/s
2根据匀变速直线运动规律可知,物体的位移为:x
1=
=4m
在2s末时刻,物体的速度为:v
1=a
1t
1=4m/s
在2~4s时间内,根据牛顿第二定律可知,物体运动的加速度为:a
2=
=-2m/s
2“-”表示物体做减速直线运动,在4s末时刻,物体的速度为:v
2=v
1+a
2t
2=0m/s,即物体恰好速度减为0,没有往返运动
物体的位移为:x
2=
=4m
所以物体在每一个周期内的位移大小均为:x=x
1+x
2=8m
⑶在21s时间内,力F
1作用了5次2s的时间和一次1s的时间,在第21s时间内物体的位移为:x
3=
=1m,所以力F
1做的功为:W
1=F
1×(5x
1+x
3)=252J
力F
2作用了5次,且每次都为2s的时间,所以力F
2做的功为:W
2=-F
2×5x
2=-80J
即在21s内力F对物体所做的功为:W=W
1+W
2=172J