Question

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(yùn)動(dòng)速度大小v隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示。

(1)當(dāng)t=7s時(shí)，物體A受到的摩擦力f的大小為______N，方向?yàn)開_____________。
(2)根據(jù)圖乙有關(guān)信息，請(qǐng)用公式P=Fv，求F=10N時(shí)該力的功率。
(3)如圖丙所示，在A的兩側(cè)分別掛上柱狀重物B、C，且C的一部分浸人水中。已知G_B=20N，G_c=50N，C的橫截面積為30cm²，長(zhǎng)度足夠，水夠深。則當(dāng)物體A不受摩擦力作用時(shí)，C的下底面受到的水的壓強(qiáng)是多少?若物體A移動(dòng)就會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置(圖中未畫出)，當(dāng)物體A不移動(dòng)時(shí)，最高水位與最低水位的差是多少?(g取10N／kg)

Answer 1

(1)10；水平向左；
(2)拉力的功率為0 W或50W。
(3)當(dāng)物體A不受摩擦力作用時(shí)，C的下底面受到的水的壓強(qiáng)是1×10⁴Pa，當(dāng)物體A不移動(dòng)時(shí)，最高水位與最低水位的差是0.8m

分析：（1）當(dāng)t=7s時(shí)，物體A受到的力是12N，物體在加速運(yùn)動(dòng)，故由此判斷不出物體所受摩擦力的大小，但知道此時(shí)物體受到的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力，又由于當(dāng)時(shí)間大于8s時(shí)，物體在力10N的情況下物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故可知物體的摩擦力也是10N，滑動(dòng)摩擦力只與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，故當(dāng)t=7s時(shí)，物體A受到的摩擦力也是10N，方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，故水平向左；
（2）由于當(dāng)拉力F=10N時(shí)，拉力與滑動(dòng)摩擦力相等，故物體可能處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可能處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故功率就可能有兩個(gè)，速度的大小分別為0和5m/s；
（3）當(dāng)物體A不受摩擦力時(shí)，A受到左右兩側(cè)的拉力是相等的，由B、C的重力即可計(jì)算C受到的浮力，然后通過(guò)浮力就是下底面的壓力，再除C的底面積得壓強(qiáng)，也可以由浮力求排開液體的體積，再由面積得浸入水中的深度，最后再由液體壓強(qiáng)公式計(jì)算得出壓強(qiáng)來(lái)，這樣麻煩些；
當(dāng)物體A受到摩擦力時(shí)，由圖乙可知，物體A的最大靜摩擦力是12N，要保證物體A不移動(dòng)，最大靜摩擦力的方向或向左或向右，故物體C受到的浮力差值為12N×2=24N；由此可計(jì)算排開水體積的變化，進(jìn)而得出液面高低的變化量，這就是最高水位與最低水位的差。
(1)10；水平向左；
(2)解：當(dāng)F＝10N時(shí)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或以5m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)
①物體靜止時(shí)，P=Fv=10N×0m/s=0W；
②當(dāng)物體以5m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，P=Fv=10N×5m/s=50W；
答：拉力的功率為0 W或50W。
（3）解：由題意可知，當(dāng)物體不受摩擦力作用時(shí)，物體C受到的浮力
F_浮＝G_A－G_B＝50N－20N=30N；
根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知：F_浮＝pS；故p===1×10⁴Pa；
由題意可知，物體A靜止時(shí)，物體C所受浮力的最大變化量⊿F_浮＝2×12N＝24N；
⊿h====0.8m；
答：當(dāng)物體A不受摩擦力作用時(shí)，C的下底面受到的水的壓強(qiáng)是1×10⁴Pa，當(dāng)物體A不移動(dòng)時(shí)，最高水位與最低水位的差是0.8m