- 动能和动能定理
- 共8888题
如图所示,在工厂的流水线上安装有水平传送带,用水平传送带可大大提高工作效率,水平传送带以恒定的速率v=2m/s运送质量为m=0.5kg的工件,工件都是以v0=1m/s的初速度从A位置滑上传送带,工件与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2,每当前一个工件在传送带上停止相对滑动后,后一个工件立即滑上传送带,g取10m/s2,求:
(1)在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离;
(2)在传送带上摩擦力相对于每个工件做的功;
(3)每个工件与传送带之间的摩擦产生的内能.
正确答案
解:(1)工件的加速度为:μmg=ma
得:a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2
工件相对传送带静止所需的时间为:
在0.5s内传送带相对地的位移即是正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离为:
L=vt=2×0.5m=1m
(2)由动能定理得:=0.75J
(3)工件对地位移为:
则工件相对传送带的位移大小为:△s=L-s′=1-0.75m=0.25m
产生的摩擦热为:Q=μmg△s=0.2×0.5×10×0.25J=0.25J
答:(1)在正常运行状态下传送带上相邻工作间的距离1m;
(2)在传送带上摩擦力相对于每个工件做的功0.75J;
(3)每个工件与传送带之间的摩擦产生的内能0.25J
解析
解:(1)工件的加速度为:μmg=ma
得:a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2
工件相对传送带静止所需的时间为:
在0.5s内传送带相对地的位移即是正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离为:
L=vt=2×0.5m=1m
(2)由动能定理得:=0.75J
(3)工件对地位移为:
则工件相对传送带的位移大小为:△s=L-s′=1-0.75m=0.25m
产生的摩擦热为:Q=μmg△s=0.2×0.5×10×0.25J=0.25J
答:(1)在正常运行状态下传送带上相邻工作间的距离1m;
(2)在传送带上摩擦力相对于每个工件做的功0.75J;
(3)每个工件与传送带之间的摩擦产生的内能0.25J
如图所示,人通过小定滑轮拖住重为G的物体,人从A点走到B点使物体匀速上升,绳子的方向由竖直变为水平方面成θ角,若不计滑轮质量和摩擦,在这个过程中,人的拉力做的功是( )
正确答案
解析
解:绳子由竖直位置到与水平方面成θ角过程中,
物体上升的高度:h=-stanθ,
物体做匀速直线运动,物体动能不变,动能的变化量为0,
对物体,由动能定理得:W-mgh=0,
解得,人做的功:W=mgh=Gs;
故选:C.
质量为m的小球用长为l的轻细线悬挂在O点,小球静止在平衡位置,现用一水平恒力F向右拉小球,已知F=
mg
(1)求在恒力F作用下,细线拉过多大角度时小球速度最大?其最大速度是多少?
(2)求在恒力F作用下,小球至多能被拉起到距开始位置多大的高度?
正确答案
解:(1)设细线与竖直方向的夹角θ时,小球的速度最大,此位置小球所受的拉力F与重力mg的合力沿细线向外,则有
tanθ==
,θ=60°
小球从最低点到速度最大的过程,根据动能定理,有
Flsin60°-mgl(1-cos60°)=
解得最大速度 vm=.
(2)设在恒力F作用下,小球能被拉起的最大高度为h
根据动能定理得:F=mgh
解得 h=1.5l
答:
(1)在恒力F作用下,细线拉过60°角度时小球速度最大,其最大速度是.
(2)在恒力F作用下,小球至多能被拉起到距开始位置的高度为1.5l.
解析
解:(1)设细线与竖直方向的夹角θ时,小球的速度最大,此位置小球所受的拉力F与重力mg的合力沿细线向外,则有
tanθ==
,θ=60°
小球从最低点到速度最大的过程,根据动能定理,有
Flsin60°-mgl(1-cos60°)=
解得最大速度 vm=.
(2)设在恒力F作用下,小球能被拉起的最大高度为h
根据动能定理得:F=mgh
解得 h=1.5l
答:
(1)在恒力F作用下,细线拉过60°角度时小球速度最大,其最大速度是.
(2)在恒力F作用下,小球至多能被拉起到距开始位置的高度为1.5l.
物体在三个力F1,F2,F3的作用下匀速运动,力F1对物体做功50J,物体克服力F2做功30J,则力F3对物体做______功(填“正”或“负”),做了______J的功.
正确答案
负
-20
解析
解:物体做匀速运动,动能的变化量为零,根据动能定理得,,
代入数据解得,
可知力F3对物体做负功.
故答案为:负,-20.
如图所示,DO是水平面,AB是斜面,物体由初速度为零开始从A点沿ABD滑到D点,到达D点时速度为V,如果斜面改为AC,则物体由初速度为零开始从A点沿ACD滑到D点时的速度为(已知物体与接触面之间的动摩擦因数处处相同且不为零,转折点B或C处有一小段圆弧与斜面和水平面相切可使物块平稳的滑到水平面,此段弧长可忽略)( )
正确答案
解析
解:物体从A点沿ABD滑动到D点的过程中,根据动能定理得
mg•hAO-μmg•xBD-μmgcosθ•xAB=mv2
由几何关系cosθ•xAB=xOB,因而上式可以简化为
mg•hAO-μmg•xBD-μmg•xOB=mv2,
即得到 mg•hAO-μmg•xOD=mv2,
从上式可以看出,到达D点的动能与路径无关,故知物体沿AC滑到D点的速度为v.故C正确.
故选C
如图所示,长为l的水平桌面上的中轴线上有一段长度未知的粗糙面,其他部分均光滑,一可视为质点的小物块以速度为v0=
从桌面左端沿轴线方向滑入,小物块与粗糙面的滑动摩擦因数为=0.5.小物块离开桌面后做平抛运动,桌面的高度和平抛水平位移均为
,重力加速度为g.求桌面粗糙部分长度为多少.
正确答案
解:物块离开桌面后做平抛运动,则有
=vt
=
解得 v=
物块在粗糙面滑动过程,由动能定理得
-μmgS=
据题,v0=
联立解得 S=
答:桌面粗糙部分长度为 .
解析
解:物块离开桌面后做平抛运动,则有
=vt
=
解得 v=
物块在粗糙面滑动过程,由动能定理得
-μmgS=
据题,v0=
联立解得 S=
答:桌面粗糙部分长度为 .
如图所示,位于竖直平面内的
光滑圆弧轨道,半径为R,半径OB沿竖直方向,圆弧轨道上端A点距地面高度为H,质量为m的小钢球在A点由静止释放,落到水平地面上的C点.若当地的重力加速度为g,且不计空气阻力.求:
(1)钢球运动到B点时的速度大小
(2)钢球运动到B点时受到的支持力大小.
(3)钢球落地点C距B点的水平距离s.
正确答案
解:
(1)小球沿圆弧作圆周运动,在B点由牛二定律有:
NB-mg= ①
而由A→B,由动能定理有:mgR=m
②
①和②解得
NB=3mg
(2)小球离B点后作平抛运动,抛出点高为H-R;竖直方向有:H-R=gt2 ③
而在水平方向上:s=vB•T ④
由②、③、④解得有:水平距离s= ⑤
由⑤得s= ⑥
由⑥知:R=时,即
时s有最大值:smax=H
答:(1)钢球运动到B点时的速度大小为
(2)钢球运动到B点时受到的支持力大小为3mg.
(3)钢球落地点C距B点的水平距离s为H
解析
解:
(1)小球沿圆弧作圆周运动,在B点由牛二定律有:
NB-mg= ①
而由A→B,由动能定理有:mgR=m
②
①和②解得
NB=3mg
(2)小球离B点后作平抛运动,抛出点高为H-R;竖直方向有:H-R=gt2 ③
而在水平方向上:s=vB•T ④
由②、③、④解得有:水平距离s= ⑤
由⑤得s= ⑥
由⑥知:R=时,即
时s有最大值:smax=H
答:(1)钢球运动到B点时的速度大小为
(2)钢球运动到B点时受到的支持力大小为3mg.
(3)钢球落地点C距B点的水平距离s为H
如图所示,一小物块从倾角θ=37°的斜面上的A点由静止开始滑下,最后停在水平面上的C点.已知小物块的质量m=0.10kg,小物体与斜面和水平面间的动摩擦因数均为μ=0.25,A点到斜面底部B点的距离L=0.50m,斜面与水平面平滑连接,小物块滑过斜面与水平面连接处时无机械能损失.求:
(1)小物块在斜面上运动时的加速度大小;
(2)BC间的距离;
(3)若在C点给小物块一水平初速度使小物块恰能回到A点,此初速度为多大?(G=10m/s2)
正确答案
解:(1)小物块受到斜面的摩擦力:f1=μN1=μmgcosθ
在平行斜面方向由牛顿第二定律有:mgsinθ-f1=ma
解得:a=gsinθ-μgcosθ=10×(0.6-0.25×0.8)=4.0m/s2
(2)小物块由A运动到B,根据运动学公式有:
=2aL
解得:vB==
=2.0m/s
小物块由B运动到C的过程中所受摩擦力为:
f2=μmg
根据动能定理对小物块由B到C的过程有:
-f2sBC=0-m
代入数据解得:sBC=0.80m
(3)设小物块在C点以初速度vC运动时,恰好回到A点,由动能定理得:
-mgLsingθ-f1L-f2sBC=0-m
代入数据解得:vc=2m/s=3.5m/s
答:(1)小物块在斜面上运动时的加速度是4.0m/s2;
(2)BC间的距离为0.8m.
(3)若在C点给小物块一水平初速度使小物块恰能回到A点,此初速度为3.5m/s.
解析
解:(1)小物块受到斜面的摩擦力:f1=μN1=μmgcosθ
在平行斜面方向由牛顿第二定律有:mgsinθ-f1=ma
解得:a=gsinθ-μgcosθ=10×(0.6-0.25×0.8)=4.0m/s2
(2)小物块由A运动到B,根据运动学公式有:
=2aL
解得:vB==
=2.0m/s
小物块由B运动到C的过程中所受摩擦力为:
f2=μmg
根据动能定理对小物块由B到C的过程有:
-f2sBC=0-m
代入数据解得:sBC=0.80m
(3)设小物块在C点以初速度vC运动时,恰好回到A点,由动能定理得:
-mgLsingθ-f1L-f2sBC=0-m
代入数据解得:vc=2m/s=3.5m/s
答:(1)小物块在斜面上运动时的加速度是4.0m/s2;
(2)BC间的距离为0.8m.
(3)若在C点给小物块一水平初速度使小物块恰能回到A点,此初速度为3.5m/s.
在重庆某中学举行的运动会上,一名同学将质量为m的足球以速度v沿水平方向踢出,足球在动摩擦因数为μ的水平面运动距离L通过球门,则人对足球所做的功为( )
正确答案
解析
解:对人开始踢球到离开脚过程,由动能定理得:
,
人对足球所做的功不能根据足球运动的距离来计算.
故选:C
改变汽车的质量和速度,都可以使汽车的动能发生改变,下列有关汽车动能变化的说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、质量不变,速度增大到原来的2倍,根据动能的表达式Ek=mv2,物体的动能变为原来4倍,故A错误.
B、质量变成原来的2倍;速度不变,根据动能的表达式可知,物体的动能变为原来2倍,故B正确.
C、质量减半,速度增大到原来的4倍,则汽车的动能增大为原来的8倍;故C正确;
D、速度减半,质量增大到原来的4倍,物体的动能不变,故D错误.
故选:BC.
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