Question

高一物理问题.

图为一口枯井的示意，小木桶abcd的质量为M=180g，高L=0.2m，其上沿ab离井口挡板E的竖直距离h=0.8m，在小木桶内放一质量m=20g的小石块p（可视为质点）。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，并且当小木桶的上沿ab与挡板E相碰停止运动后，小石块P不会越过ab，取g=10m/二次方秒。试求拉力F的取值范围。

Answer 1

先求出小木桶的末速度v v^2=2gL V=√20*0.2=2m/s
设向上运动木桶的最大加速度为a,则v^2=2ah a=v^2/2h=4/2*0.8=2.5m/s^2
由牛顿第二定律得F-（m+M）g=(m+M)a
F=（m+M）g+(m+M)a =0.2*12.5=2.5N
为了使小桶上升到达进口，且小石块P不会越过ab，拉力2N<F<=2.5N【G=（m+M）g=2N】

Answer 2

第一阶段共同加速运动：
a = F/(M+m) -g = F/(0.18+0.02) - 10 = 5F-10

停止时小石块P获得初速度v= √(2ah) = √ [2(5F-10)*0.8] = √(8F-16)
h = v^2/(2g)≤L
(8F-16)/(2*10)≤0.2
8F-16≤4
F≤2.5N

Answer 3

同意楼上的解题过程，但是F还有个条件，那就是能拉得动木桶和石头，所以F有个取值下限。
F大于等于（180+20）*0.001*10=2N
所以F的取值范围为：2.0N≤F≤2.5N
呵呵补充一下哈。