如图为一装置的示意，小木桶abcd的质量为M=0.18kg，高L=0.2m，其上

问题问答题

如图为一装置的示意，小木桶abcd的质量为M=0.18kg，高L=0.2m，其上沿ab离挡板E的竖直距离h=0.8m，在小木桶内放有一质量m=0.02kg的小石块P（视为质点）．现通过细绳对小木桶施加一个竖直向上的恒力F，使小木桶由静止开始向上运动，小木桶的上沿ab与挡板E相碰后便立即停止运动，小石块P上升的最大高度恰好与ab相平．求：

①拉力F的大小；

②小石块P由静止开始到最高点的过程中，小木桶abcd对它做的功．（取g=10m/s²，空气阻力和定滑轮摩擦均忽略不计）．

答案

①小木桶停止运动，小石块P作竖直上抛运动，此时它们的速度为v：

由匀变速运动的速度公式可得：v²=2gl，解得：v=

2gl

2×10×0.2

=2m/s，

对小木桶：v²=2ah，加速度为：a=

2×0.8

=2.5m/s²，

对整体，由牛顿第二定律得：F-（m+M）g=（m+M）a，解得：F=2.5N；

②小石块P由静止开始到最高点的过程中，由动能定理得：

W-mg（l+h）=0-0，解得：W=mg（l+h）=0.02×10×（0.2+0.8）=0.2J；

答：①拉力F的大小为2.5N；

②小石块P由静止开始到最高点的过程中，小木桶abcd对它做的功为0.2J．