题文
如图所示是建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”。工作时，电动机带动两个紧压夯杆的滚轮匀速转动将夯杆从深为h的坑中提上来，当两个滚轮彼此分开时，夯杆被释放，最后夯杆在自身重力的作用下落回深坑，夯实坑底；然后两个滚轮再次压紧，夯杆再次被提上来，如此周而复始工作。已知两个滚轮边缘的线速度v恒为4m/s，每个滚轮对夯杆的正压力FN =2×104 N，滚轮和夯杆间的动摩擦因数μ =" 0.3" ，夯杆的质量m =1×10 3kg，坑深h ="6.4m" 。假定在打夯的过程中坑的深度变化不大，且夯的低端升到坑口时，速度正好为零。取g =10m/s2。试求：
（1）夯杆上升的过程中，被滚轮释放时它的速度为多大？
此时夯杆低端离坑底多高？
（2）每个打夯周期中，电动机对夯杆所做的功为多少？
（3）每个打夯周期中，由于摩擦产生的热量。
（4）打夯周期T.
题型：未知 难度：其他题型
答案
（1）5.6 m （2）6.4×104J （3）3.9s
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解析
（1）分析夯杆，由牛顿第二定律 2μFN –mg =ma
当夯杆与滚轮速度相同时，v = at
此时夯杆上升的高度h1 =" vt/2" = 4m
当夯杆以v =" 4m/s" 初速度竖直上抛时，
上升的高度为h2 = v2/2g =" 0.8m" ，h 1 + h2 =" 4.8" m < h
因此，夯杆先匀加速上升，后匀速上升，最后竖直上抛。
匀速上升的高度为h3 =" h" - h 1- h2 =" 1.6" m
夯杆上升的过程中，被滚轮释放时它的速度为4m/s
此时夯杆低端离坑底 Δh =" h" – h2 =" 5.6" m
(2) 由功能关系，每个打夯周期中，电动机对夯杆所做的功 w =" mgh" =" " 6.4×104J
(3) 夯杆先匀加速上升的时间 t=" v/a" = 2s
滚轮的轮缘在相同时间内通过的路程为s S =" vt" =" 8m "
相对夯杆的路程为Δs =" s" – h1 =" 4m" ,
产生的热量Q = 2μFN Δs = 4.8×104J
（4）夯杆先匀加速上升的时间 t1 =" 2" s
匀速上升的时间 t2 = h3 /v = 0.4s
被滚轮释放后到达最高点的时间为 t3 =" v/g" = 0.4s
自最高点自由下落到坑底的时间为 t 4
由h = gt42 /2 t4 =" 1.1" s
打夯周期T = t1 + t2 + t3+t4 = 3.9s
考点
据考高分专家说，试题“如图所示是建筑工地上常用的一种“深穴打夯.....”主要考查你对 [匀变速直线运动 ]考点的理解。
匀变速直线运动
定义：
在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动，即加速度恒定的变速直线运动叫匀变速直线运动。
特点：
a=恒量。
匀变速直线运动规律(基本公式)：
速度公式：v=
位移公式：x=
速度平方公式：
位移公式：x=
速度平方公式：
位移—平均速度关系式：x=
匀变速直线运动的几个重要推论：
- 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝SN－SN－1＝ΔS＝
匀变速直线运动的几个重要推论：
- 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝SN－SN－1＝ΔS＝
(此公式可以用来判断物体是否做匀变速直线运动)。进一步推论：Sn＋m－Sn＝
，其中Sn、Sn＋m分别表示第n段和第(n＋m)段相等时间内的位移，T为相等时间间隔。 - 某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即
。
- 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v0和末速度v平方和一半的平方根，即vs/2＝
，其中Sn、Sn＋m分别表示第n段和第(n＋m)段相等时间内的位移，T为相等时间间隔。
- 某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即
- 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v0和末速度v平方和一半的平方根，即vs/2＝
。
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- 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝SN－SN－1＝ΔS＝
