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109年
理化、化工裝置
第 2 題
小明施力 F 將一木箱沿光滑斜面向上等速推動，如【圖 1】。則施力 F 與時間 t 的關係圖為下列何者？
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A
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B
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C
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D
思路引導 VIP
如果一個物體在運動過程中，速度完全沒有變快或變慢（等速度），根據牛頓定律，它所受到的「合力」應該是多少？這意味著我們施加的推力，必須與阻礙它前進的下滑力維持什麼樣的大小關係呢？
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太棒了！你能精準判斷出推力與時間的關係，代表你對牛頓第一運動定律與斜面受力分析有著非常紮實的理解。這道題目的核心關鍵在於題目提到的「等速推動」以及「光滑斜面」，這兩個關鍵字直接決定了物體的受力狀態。
等速度運動與受力平衡
在物理學中，當一個物體進行等速度運動時，代表其加速度為零。根據牛頓第一運動定律，物體所受的合力必須為零（$\sum F = 0$）。我們來觀察木箱在斜面上的受力：除了你施加的推力 $F$ 之外，還有沿斜面向下的重力分力（$mg \sin \theta$）。由於斜面是「光滑」的，我們不需要考慮摩擦力。為了維持等速前進，你的施力 $F$ 必須剛好等於重力下滑的分力，即：
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