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如图甲所示是一打桩机的简易模型.质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入一定深度.物体上升过程中,机械能E与上升高度h的关系图象如图乙所示.不计所有摩擦,g取10m/s2.求:
(1)物体上升到1m高度处的速度;
(2)物体上升1m后再经多长时间才撞击钉子(结果可保留根号);
(3)物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率.
分析:(1)由图读出1m高度处的机械能,而动能与势能之和是物体的机械能,即可求得速度.
(2)由图2所示图象可以求出物体上升1m时物体的速度,撤去拉力后物体做匀减速直线运动,由匀变速运动的速度公式可以求出撞击钉子所需时间.
(3)求出高度为0.25m时物体的速度及拉力大小,然后由P=Fv可以求出拉力的功率.
解答:解:(1)设物体上升到h1=1m处的速度为v1,由图乙知,
  mgh1+
1
2
m
v
2
1
=12J
解得,v1=2m/s
(2)由图乙知,物体上升到h1=1m后机械能守恒.
撤去拉力后,物体匀减速上升,至最高点后再自由下落.设物体上升1m后再经时间t才撞击钉子,则
-h1=v1t-
1
2
gt2,解得t=
1+
6
5
s

(2)由功能关系可得:F△h=△E,
物体上升h1=1m时,△E=12J,则拉力F=12N;
由牛顿第二定律可得:F-mg=ma,
由匀变速运动的速度位移公式可得:
v22-0=2ah2,h2=0.25m,
此时拉力的瞬时功率P=Fv2
解得P=12W;
答:
(1)物体上升到1m高度处的速度是2m/s;
(2)物体上升1m后再经
1+
6
5
s
时间才撞击钉子;
(3)物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率是12W.
点评:物体动能与势能之和是物体的机械能,分析清楚图象,应用牛顿第二定律、运动学公式、功率公式等知识即可正确解题.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示是一打桩机的简易模型.质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入一定深度.物体上升过程中,机械能E与上升高度h的关系图象如图乙所示.不计所有摩擦,g取10m/s2.求:
(1)物体上升1m后再经多长时间才撞击钉子(结果可保留根号);
(2)物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图甲所示是一打桩机的简易模型.质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入一定深度.物体上升过程中,机械能E与上升高度h的关系图象如图乙所示.不计所有摩擦,g取10m/s2.(  )
A、拉力F的大小为12NB、物体上升1.0m处的速度为2m/sC、撤去F后物体上升时间为0.1sD、物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率12W

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如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入一定深度。物体上升过程中,机械能E与上升高度h的关系图象如图乙所示。不计所有摩擦,g取10m/s2。求:

⑴物体上升到1m高度处的速度;
⑵物体上升1 m后再经多长时间才撞击钉子(结果可保留根号);
⑶物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率。

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(14分)如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入一定深度。物体上升过程中,机械能E与上升高度h的关系图象如图乙所示。不计所有摩擦,g取10m/s2。求:

(1)物体上升到1m高度处的速度;

(2)物体上升1 m后再经多长时间才撞击钉子(结果可保留根号);

(3)物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率。

 

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