Question

6．如圖所示，質(zhì)量不計(jì)的輕板AB可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA=0.4m，OB=1.6m．地面上質(zhì)量為15kg、橫截面積為0.3m²的圓柱體通過繩子與A端相連．現(xiàn)有大小不計(jì)、重為50N的物體在水平拉力F=10N的作用下，以速度v=0.2m/s從O點(diǎn)沿板面向右作勻速直線運(yùn)動(dòng)．g=10N/kg．求：
（1）物體開始運(yùn)動(dòng)前，圓柱體對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）物體在板面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；
（3）物體在板面上運(yùn)動(dòng)過程中，拉力F做的功及功率．

Answer 1

分析 （1）物體開始運(yùn)動(dòng)前，圓柱體對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出其大小，利用p=$\frac{F}{S}$求出圓柱體對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件求出物體恰好離開地面時(shí)運(yùn)動(dòng)的距離，利用v=$\frac{s}{t}$求出物體在板面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；
（3）知道拉力和物體在拉力方向上移動(dòng)的距離，根據(jù)W=Fs求出拉力F做的功，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出拉力的功率．

解答 解：（1）物體開始運(yùn)動(dòng)前，圓柱體對(duì)地面的壓力：
F_壓=G_圓柱=m_圓柱g=15kg×10N/kg=150N，
圓柱體對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{150N}{0.3{m}^{2}}$=500Pa；
（2）由杠桿的平衡條件可得：
G_圓柱•OA=G_物體•s，
則物體恰好離開地面時(shí)運(yùn)動(dòng)的距離：
s=$\frac{{G}_{圓柱}}{{G}_{物體}}$OA=$\frac{150N}{50N}$×0.4m=1.2m，
由v=$\frac{s}{t}$可得，物體在板面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{1.2m}{0.2m/s}$=6s；
（3）物體在板面上運(yùn)動(dòng)過程中，拉力F做的功：
W=Fs=10N×1.2m=12J，
拉力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{12J}{6s}$=2W．
答：（1）物體開始運(yùn)動(dòng)前，圓柱體對(duì)地面的壓強(qiáng)為500Pa；
（2）物體在板面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為6s；
（3）物體在板面上運(yùn)動(dòng)過程中，拉力F做的功為12J，功率為2W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、功和功率的計(jì)算，要注意物體在板面上運(yùn)動(dòng)的距離不是OB的長度，因物體到底B以前輕板已發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．