Question

如图甲所示，放在水平地面上的物体 A 受到水平向右的力 F 的作用，力 F 的大小以及物体 A 的运动速度大小

如图甲所示，放在水平地面上的物体 A 受到水平向右的力 F 的作用，力 F 的大小以及物体 A 的运动速度大小 v 随时间 t 的变化情况如图乙所示。 (1)当 t =7s时，物体 A 受到的摩擦力 f 的大小为______N，方向为______________。(2)根据图乙有关信息，请用公式 P=Fv ，求 F =10N时该力的功率。(3)如图丙所示，在 A 的两侧分别挂上柱状重物 B 、 C ，且 C 的一部分浸人水中。已知 G B =20N， G c =50N， C 的横截面积为30cm 2 ，长度足够，水够深。则当物体 A 不受摩擦力作用时， C 的下底面受到的水的压强是多少?若物体 A 移动就会触发报警装置(图中未画出)，当物体 A 不移动时，最高水位与最低水位的差是多少?(g取10N／kg)

Answer 1

(1)10；水平向左； (2)拉力的功率为0 W或50W。 (3)当物体 A 不受摩擦力作用时， C 的下底面受到的水的压强是1×10 4 Pa，当物体 A 不移动时，最高水位与最低水位的差是0.8m

分析：（1）当 t =7s时，物体 A 受到的力是12N，物体在加速运动，故由此判断不出物体所受摩擦力的大小，但知道此时物体受到的摩擦力是滑动摩擦力，又由于当时间大于8s时，物体在力10N的情况下物体做匀速直线运动，故可知物体的摩擦力也是10N，滑动摩擦力只与压力和接触面的粗糙程度有关，故当 t =7s时，物体 A 受到的摩擦力也是10N，方向与物体的运动方向相反，故水平向左； （2）由于当拉力 F =10N时，拉力与滑动摩擦力相等，故物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，故功率就可能有两个，速度的大小分别为0和5m/s； （3）当物体 A 不受摩擦力时， A 受到左右两侧的拉力是相等的，由 B 、 C 的重力即可计算 C 受到的浮力，然后通过浮力就是下底面的压力，再除 C 的底面积得压强，也可以由浮力求排开液体的体积，再由面积得浸入水中的深度，最后再由液体压强公式计算得出压强来，这样麻烦些； 当物体 A 受到摩擦力时，由图乙可知，物体 A 的最大静摩擦力是12N，要保证物体 A 不移动，最大静摩擦力的方向或向左或向右，故物体 C 受到的浮力差值为12N×2=24N；由此可计算排开水体积的变化，进而得出液面高低的变化量，这就是最高水位与最低水位的差。 (1)10；水平向左； (2)解：当 F ＝10N时，物体处于静止状态或以5m/s的速度做匀速直线运动 ①物体静止时， P=Fv =10N×0m/s=0W； ②当物体以5m/s的速度匀速运动时， P=Fv =10N×5m/s=50W； 答：拉力的功率为0 W或50W。 （3）解：由题意可知，当物体不受摩擦力作用时，物体 C 受到的浮力 F 浮 ＝ G A － G B ＝50N－20N=30N； 根据浮力产生的原因可知： F 浮 ＝ pS ；故 p = = =1×10 4 Pa； 由题意可知，物体 A 静止时，物体 C 所受浮力的最大变化量⊿ F 浮 ＝2×12N＝24N； ⊿ h = = = =0.8m； 答：当物体 A 不受摩擦力作用时， C 的下底面受到的水的压强是1×10 4 Pa，当物体 A 不移动时，最高水位与最低水位的差是0.8m