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问题: 物理

1.质量为4kg的物块在水平地面上,在大小为20N的与水平面成37°角斜向上方的拉力作用从静止开始运动,物块与地面的动摩擦因素为0.5,求拉力在头2s内做的功。(g=10m/s2)
2.质量为m的木球从里高度h出自由下落,进入水中后在浮力的作用下返回水面。已知木球所受浮力的大小为重力的k倍(k》1)不及空气阻力和水的黏滞阻力,求:木球开始下落下到没入水中最深处的过程中重力所做的功和克服浮力所做的功。

解答:

1.质量为4kg的物块在水平地面上,在大小为20N的与水平面成37°角斜向上方的拉力作用从静止开始运动,物块与地面的动摩擦因素为0.5,求拉力在头2s内做的功。(g=10m/s2)
对物体受力分析:
竖直方向上:重力、底面的支持力、拉力的分力
Tsin37°+N=mg
即:20*0.6+N=4*10
所以,N=28
水平方向上:摩擦力、拉力的分力
Tcos37°-uN=ma
则有:20*0.8-0.5*28=4a
所以,a=0.5m/s^2
那么,物体从静止开始运动,在2s内通过的距离s=Vot+(1/2)at^2=0+(1/2)*0.5*4=1m
所以,拉力做功w=FS=Fcos37°*1m=20*0.8*1=16J

2.质量为m的木球从里高度h出自由下落,进入水中后在浮力的作用下返回水面。已知木球所受浮力的大小为重力的k倍(k》1)不及空气阻力和水的黏滞阻力,求:木球开始下落下到没入水中最深处的过程中重力所做的功和克服浮力所做的功。
木块进入水中最深处时,木块的速度为零
设进入水中的最大距离是H
木块从h高出掉到水面时,由机械能守恒,得到:mgh=(1/2)mv^2
所以,木块的速度v=√(2gh)
进入水面后到木块静止,由机械能守恒有:
(1/2)mv^2+mgH=kmgH
即:mg(h+H)=kmgH
所以,H=h/(k-1)
那么,在整个过程中,重力做功w=mg(h+H)=mgh(k/k-1)
由能力守恒,那么克服浮力做功等于重力做功的相反数=-mgh(k/k-1)