高中 | 牛顿第二定律的两类基本问题 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)

牛顿第二定律的两类基本问题

某工地建房时用小车将细沙从一楼提到七楼(高度为$20\;\rm m$),小车和细沙总质量为$10\;\rm kg$。由于小车漏沙,在被匀加速提升至七楼的过程中,小车和细沙的总质量随着上升距离的变化关系如图所示。小车可以看成质点,已知小车加速度为$2\;\rm m/s^{2}$,不计空气阻力,重力加速度$g$$10\;\rm m/s^{2}$。由图像可知,在提升的整个过程中,拉力对小车做的功为$(\qquad)$

["

$2160\\;\\rm J$

","

$1800\\;\\rm J$

","

$2400\\;\\rm J$

","

$180\\;\\rm J$

"]
[["A"]]

由图可知,小车和细沙的总质量随上升距离均匀减小,结合题图可知$m=10-0.1h$

根据牛顿第二定律得$F-mg=ma$

可得:$F=120-1.2h$

故拉力与位移满足线性关系,因此可用平均力法求解变力做功。

$h=0$时,$F_{1}=120\;\rm N$;当$h=20\;\rm m$$F_{2}=96\;\rm N$

则在提车的整个过程中,拉力对小车做的功为$W= \overline{F}h= \dfrac{F_{1}+F_{2}}{2}h$,解得:$W=2160\;\rm J$,故$\rm A$正确,$\rm BCD$错误。

故选:$\rm A$

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