题目

磁体会向其周围空间散发磁场，磁场是一种特殊的物质，我们既不能看见它，也摸不着它。把一枚小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转，证明了磁场的真实存在。我们可用磁感线这一模型来描述磁场的分布。老师为了激发同学们探究科学问题的兴趣，提出了一个非常肯定的结论：磁场中任何两条磁感线不可能相交。金欣是一位善于思考和探究的同学，他想，看似杂乱无章的磁感线，为什么不可能相交呢？他做了一个简单的探究，从而证明了老师的柴油打桩机的重锤由汽缸、活塞等若干部件组成，汽缸与活塞间有柴油与空气的混合物，在重锤与桩碰撞的过程中，通过压缩使混合物燃烧，产生高温高压气体，从而使桩向下运动，锤向上运动，现把柴油打桩机和打桩过程简化如下： 柴油打桩机重锤的质量为m，锤在桩帽以上高度为h处（如图a）从静止开始沿竖直轨道自由落下，打在质量为M（包括桩帽）的钢筋混凝土桩子上.同时，柴油燃烧，产生猛烈推力，锤和桩分离，这一过程的时间极短.随后，桩在泥土中向下移动一距离l.已知锤反跳后到达最高点时，锤与已停下的桩帽之间的距离也为h（如图b）.已知m=1.0×103 kg，M=2.0×103 kg，h=2.0 m,l=0.20 m,重力加速度g=10 m/s2,混合物的质量不计.设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力F是恒力，求此力的大小.