Question

10．如圖甲所示，放在水平地面上的物體A受到水平向右的力F的作用，力F的大小以及物體A的運動速度大小v隨時間t的變化情況如圖乙、丁所示．

（1）當t=5s時，物體A受到的摩擦力f的大小為8   N．
（2）根據(jù)圖乙、丁有關(guān)信息，計算在6s～10s內(nèi)拉力F為8N，拉力F對物體A做功是96J．
（3）根據(jù)圖乙、丁有關(guān)信息，請用公式P=Fv，計算F=8N時該力的功率0或24     W．
（4）如圖丙所示，在A的兩側(cè)分別掛上柱狀重物B、C，且C的一部分浸入水中．已知G_B=20N，G_C=50N，C的橫截面積為30cm²，長度足夠，水夠深．則當物體A不受摩擦力作用靜止時，C受到的浮力是30N，C的下底面受到的水的壓強是1×10⁴Pa．

Answer 1

分析 （1）由v隨時間t的變化圖象可知，當運動6s以后物體A做勻速直線運動，受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一對平衡力，兩個力的大小相等，根據(jù)滑動摩擦力的大小只與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關(guān)可知當t=5s時物體A受到的摩擦力f的大小；
（2）根據(jù)圖乙得出拉力F，由圖丙確定速度，根據(jù)s=vt計算出路程s，由W=Fs求得F做的功．
（3）當F=8N時，物體A處于靜止狀態(tài)或做勻速直線運動，根據(jù)P=Fv求出此時該力的功率；
（4）根據(jù)稱重法求出當物體A不受摩擦力作用時受到的浮力，利用浮力產(chǎn)生的原因求出C的下底面受到的水的壓強；

解答 解：（1）由v隨時間t的變化圖象可知，當運動6s以后物體A做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一對平衡力，由二力平衡條件可得：f=F=8N，
物體受到的摩擦力只與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關(guān)，與運動的速度無關(guān)，所以當t=5s時，物體A勻變速直線運動，受到的摩擦力為8N；
（2）由圖乙知，6秒～10秒內(nèi)，拉力F=8N，由圖丙知，做勻速直線運動，且v=3m/s；
由v=$\frac{s}{t}$得，物體運動的距離s=vt=3m/s×4s=12m；
則拉力F做的功W=Fs=8N×12m=96J．
（3）由乙圖可知，當F=8N時，物體A以3m/s做勻速直線運動或靜止，故該力的功率P=Fv=8N×3m/s=24W或P=Fv=8N×0=0；
（4）當物體A不受摩擦力時，物體C受到的浮力：
F_浮=G_C-G_B=50N-20N=30N，
根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因F_浮=pS可得，C的下底面受到的水的壓強：
p=$\frac{△{F}_{浮}}{S}$=$\frac{30N}{30×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1×10⁴Pa．
故答案為：（1）8；（2）8；96；（3）0 或24；（4）30；1×10⁴．

點評 本題考查了平衡力的辨別和影響摩擦力大小的因素、浮力的計算、阿基米德原理等，涉及到的知識點較多，綜合性強，關(guān)鍵是根據(jù)圖象得出最大靜摩擦力并得出物體C不對時所受浮力最大值的計算．