题目内容
如图为一装置的示意，小木桶abcd的质量为M=0.18kg，高L=0.2m，其上沿ab离挡板E的竖直距离h=0.8m，在小木桶内放有一质量m=0.02kg的小石块P（视为质点）．现通过细绳对小木桶施加一个竖直向上的恒力F，使小木桶由静止开始向上运动，小木桶的上沿ab与挡板E相碰后便立即停止运动，小石块P上升的最大高度恰好与ab相平．求：①拉力F的大小；
②小石块P由静止开始到最高点的过程中，小木桶abcd对它做的功．（取g=10m/s2，空气阻力和定滑轮摩擦均忽略不计）．
分析：①木桶停止运动时，小石块做竖直上抛运动，可以求出石块的速度，由速度位移公式求出木桶的加速度，然后由牛顿第二定律求出拉力大小．
②由动能定理可以求出木桶对石块做的功．
②由动能定理可以求出木桶对石块做的功．
解答：解：①小木桶停止运动，小石块P作竖直上抛运动，此时它们的速度为v：
由匀变速运动的速度公式可得：v2=2gl，解得：v=
=
=2m/s，
对小木桶：v2=2ah，加速度为：a=
=
=2.5m/s2，
对整体，由牛顿第二定律得：F-（m+M）g=（m+M）a，解得：F=2.5N；
②小石块P由静止开始到最高点的过程中，由动能定理得：
W-mg（l+h）=0-0，解得：W=mg（l+h）=0.02×10×（0.2+0.8）=0.2J；
答：①拉力F的大小为2.5N；
②小石块P由静止开始到最高点的过程中，小木桶abcd对它做的功为0.2J．
由匀变速运动的速度公式可得：v2=2gl，解得：v=
| 2gl |
| 2×10×0.2 |
对小木桶：v2=2ah，加速度为：a=
| v2 |
| 2h |
| 22 |
| 2×0.8 |
对整体，由牛顿第二定律得：F-（m+M）g=（m+M）a，解得：F=2.5N；
②小石块P由静止开始到最高点的过程中，由动能定理得：
W-mg（l+h）=0-0，解得：W=mg（l+h）=0.02×10×（0.2+0.8）=0.2J；
答：①拉力F的大小为2.5N；
②小石块P由静止开始到最高点的过程中，小木桶abcd对它做的功为0.2J．
点评：分析清楚物体运动过程，应用运动学公式、牛顿第二定律与动能定理即可正确解题．
练习册系列答案
53随堂测系列答案
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