正确率0.0%用恒力$${{F}}$$使质量为$${{5}{k}{g}}$$的物体从静止开始,以$${{4}{m}{/}{{s}^{2}}}$$的加速度匀加速上升,不计空气阻力,重力加速度$${{g}}$$取$$1 0 m / s^{2}$$,下列说法中正确的是$${{(}{)}}$$
A.前$${{2}{s}}$$内恒力$${{F}}$$做的功是$${{4}{0}{0}{J}}$$
B.前$${{2}{s}}$$内合力做的功为零
C.前$${{2}{s}}$$内物体克服重力做的功是$${{5}{6}{0}{J}}$$
D.前$${{2}{s}}$$内重力做的功是$${{−}{{4}{0}{0}}{J}}$$
已知:质量 $$m = 5 \text{kg}$$,加速度 $$a = 4 \text{m/s}^2$$,重力加速度 $$g = 10 \text{m/s}^2$$,时间 $$t = 2 \text{s}$$,初始速度 $$v_0 = 0$$。
首先计算恒力 $$F$$:由牛顿第二定律 $$F - mg = ma$$,得 $$F = m(g + a) = 5 \times (10 + 4) = 5 \times 14 = 70 \text{N}$$。
计算前 $$2 \text{s}$$ 内物体上升的高度:$$h = \frac{1}{2} a t^2 = \frac{1}{2} \times 4 \times 2^2 = \frac{1}{2} \times 4 \times 4 = 8 \text{m}$$。
分析各选项:
A. 前 $$2 \text{s}$$ 内恒力 $$F$$ 做的功:$$W_F = F h = 70 \times 8 = 560 \text{J}$$,不是 $$400 \text{J}$$,错误。
B. 前 $$2 \text{s}$$ 内合力做的功:合力 $$F_{\text{合}} = ma = 5 \times 4 = 20 \text{N}$$,功 $$W_{\text{合}} = F_{\text{合}} h = 20 \times 8 = 160 \text{J} \neq 0$$,错误。
C. 前 $$2 \text{s}$$ 内物体克服重力做的功:$$W_{\text{克}} = mgh = 5 \times 10 \times 8 = 400 \text{J}$$,不是 $$560 \text{J}$$,错误。
D. 前 $$2 \text{s}$$ 内重力做的功:$$W_g = -mgh = -5 \times 10 \times 8 = -400 \text{J}$$,正确。
因此,正确选项是 D。
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