- 动能和动能定理
- 共8888题
如图所示,光滑
圆弧的半径为0.8m,有一质量为2kg的物体自A点由静止开始下滑到B点,然后沿水平面前进8m,到达C点停止,
求:(1)物体到达B点时的速率;
(2)在物体沿水平面运动过程中摩擦力作的功;
(3)物体与水平面间的动摩擦因素.
正确答案
解:(1)设物体到B点的速度为v,由动能定理研究A→B得:
得:v==4m/s.
(2)设物体在水平面上运动摩擦力做功W,由动能定理研究B→C得:
w=0-=-
×2×16=-16J.
(3)设物体与水平面间的动摩擦因数μ,根据功的定义式得:
w=-μmgs=-16J
得:μ=═
=0.1
答:(1)物体到达B点时的速率是4m/s;
(2)在物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功是-16J;
(3)物体与水平面间的动摩擦因数是0.1.
解析
解:(1)设物体到B点的速度为v,由动能定理研究A→B得:
得:v==4m/s.
(2)设物体在水平面上运动摩擦力做功W,由动能定理研究B→C得:
w=0-=-
×2×16=-16J.
(3)设物体与水平面间的动摩擦因数μ,根据功的定义式得:
w=-μmgs=-16J
得:μ=═
=0.1
答:(1)物体到达B点时的速率是4m/s;
(2)在物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功是-16J;
(3)物体与水平面间的动摩擦因数是0.1.
如图所示,某人乘雪橇从雪坡经A点滑至B点,接着沿水平路面滑至C点停止.人与雪橇的总质量为70kg.A到B的竖直距离h=20m,表中还记录了沿坡滑下过程中的其它有关数据,请根据这些数据解决下列问题:
(1)人与雪橇从A到B的过程中,损失的机械能为多少?
(2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力大小(g=10m/s2)
正确答案
解:(1)人与雪橇从A到B的过程中,损失的机械能为:
△E减=mgh-()=14000-
(0-22)=14140J;
(2)由vC=vB+at可得:
加速度大小为:a==1.5m/s2;
由牛顿第二定律可知:
f=ma=70×1.5=105N;
答:(1)损失的机械能为14140J;
(2)阻力大小为105N.
解析
解:(1)人与雪橇从A到B的过程中,损失的机械能为:
△E减=mgh-()=14000-
(0-22)=14140J;
(2)由vC=vB+at可得:
加速度大小为:a==1.5m/s2;
由牛顿第二定律可知:
f=ma=70×1.5=105N;
答:(1)损失的机械能为14140J;
(2)阻力大小为105N.
某人在距离地面2.6m的高处,将质量为0.2kg的小球以v0=12m/s的速度斜向上抛出,小球的初速度方向与水平方向之间的夹角为30°(g取10m/s2),求:
(1)人抛球时对球做多少功?
(2)若不计空气阻力,小球落地时的速度大小和方向?
(3)若小球落地时的速度大小为v1=13m/s,小球在空中运动过程中克服阻力做了多少功?
正确答案
解:(1)由动能定理得:W=△EK=mv02=14.4J;
(2)在小球的整个运动过程中,由动能定理得:
mgh=mv2-
mv02,
解得:v=14m/s;
(3)在整个运动过程中,由动能定理得:
mhg-Wf=mv12-
mv02,
解得:Wf=2.7J;
答:(1)人抛球时对球做14.4J的功;
(2)若不计空气阻力,小球落地时的速度为14m/s;
(3)若小球落地时的速度大小为v1=13m/s,小球在空中运动过程中克服阻力做了2.7J的功.
解析
解:(1)由动能定理得:W=△EK=mv02=14.4J;
(2)在小球的整个运动过程中,由动能定理得:
mgh=mv2-
mv02,
解得:v=14m/s;
(3)在整个运动过程中,由动能定理得:
mhg-Wf=mv12-
mv02,
解得:Wf=2.7J;
答:(1)人抛球时对球做14.4J的功;
(2)若不计空气阻力,小球落地时的速度为14m/s;
(3)若小球落地时的速度大小为v1=13m/s,小球在空中运动过程中克服阻力做了2.7J的功.
下列哪种情况下物体的动能不变( )
正确答案
解析
解:A、质量不变,速度增大到原来的2倍,根据EK=mV2,可知:EK′=
m(2V)2=4EK,所以A错误.
B、速度不变,质量增大到原来的2倍,根据EK=mV2,可知:EK′=
•2mV2=2EK,所以B错误.
C、质量减半,速度增大到原来的4倍;则动能增大为原来的8倍;故C错误;
D、速度减半,质量增大到原来的4倍;EK′=•4m(
V)2=EK故D正确;
故选:D
一只下落的苹果质量为m,当速度为v时,它的动能是( )
正确答案
解析
解:由动能表达式:,可知一只下落的苹果质量为m,当速度为v时,它的动能是:
,故B正确.
故选:B
(2015春•阜阳校级月考)第21届冬奥会于北京时间2010年3月1日中午12点,在加拿大温哥华胜利闭幕,冬奥会的举办引起大众的滑雪热.某娱乐城的滑雪场地示意图如图所示.雪道由助滑坡AB和BC及斜坡CE组成,AB、CE均为倾角为θ=37°的斜坡,BC是半径为R=14m的圆弧道,圆弧道和斜坡相切于B,圆弧道末端C点的切线水平,A、B两点竖直高度差h1=37.2m,滑雪爱好者连同滑雪装备总质量为70kg,从A点由静止自由滑下,在C点水平滑出,经一段时间后,落到斜坡上的E点,测得E点到C点的距离为75m(不计空气阻力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)滑雪爱好者离开C点时的速度大小;
(2)滑雪爱好者经过C点时对轨道的压力大小;
(3)滑雪爱好者由A点滑到C点的过程中克服雪坡阻力所做的功.
正确答案
解:(1)平抛的竖直位移为H=•sin37°
又H=gt2
从C点平抛的水平位移为x=•cos37°=60m
由x=vct
代入数据得vc=20m/s
(2)在C点,由牛顿第二定律得:FNC-mg=
代入数据解得:FNC=2700N
由牛顿第三定律知,运动员在C点时对轨道的压力大小为:FNC′=2700N.
(3)BC高度差为:△R=R(1-cos37°)
从A到C的过程,由动能定理得:
mg(h1+△R)+Wf=mvc2-0
代入数据得:Wf=-14000J
即运动员由A到C克服阻力做功为14000J.
答:(1)滑雪爱好者离开C点时的速度大小20m/s;
(2)滑雪爱好者经过C点时对轨道的压力大小2700N;
(3)滑雪爱好者由A点滑到C点的过程中克服雪坡阻力所做的功14000J.
解析
解:(1)平抛的竖直位移为H=•sin37°
又H=gt2
从C点平抛的水平位移为x=•cos37°=60m
由x=vct
代入数据得vc=20m/s
(2)在C点,由牛顿第二定律得:FNC-mg=
代入数据解得:FNC=2700N
由牛顿第三定律知,运动员在C点时对轨道的压力大小为:FNC′=2700N.
(3)BC高度差为:△R=R(1-cos37°)
从A到C的过程,由动能定理得:
mg(h1+△R)+Wf=mvc2-0
代入数据得:Wf=-14000J
即运动员由A到C克服阻力做功为14000J.
答:(1)滑雪爱好者离开C点时的速度大小20m/s;
(2)滑雪爱好者经过C点时对轨道的压力大小2700N;
(3)滑雪爱好者由A点滑到C点的过程中克服雪坡阻力所做的功14000J.
子弹以水平速度v射入静止在光滑水平面上的木块M,并留在其中,则( )
正确答案
解析
解:对子弹,运用动能定理得,
,即子弹克服阻力做功等于子弹动能的减小.
对木块,运用动能定理得,,子弹对木块做功等于木块动能的增加量.
从两式可以看出,子弹克服阻力做功大于子弹对木块做功.故D正确,A、B、C错误.
故选D.
如图,半径为R的光滑半圆形轨道ABC在竖直平面内,与水平轨道CD相切于C点,D端有一被锁定的轻质压缩弹簧,弹簧左端连接在固定的挡板上,弹簧右端Q到C点的距离为2R.质量为m的滑块(视为质点)从轨道上的P点由静止滑下,刚好能运动到Q点,并能触发弹簧解除锁定,然后滑块被弹回,且刚好能通过圆轨道的最高点A.已知∠POC=60°,求:
(1)滑块第一次滑至圆形轨道最低点C时所受轨道的支持力大小;
(2)滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ;
(3)弹簧被锁定时具有的弹性势能.
正确答案
解:(1)设滑块第一次滑至C点时的速度为vC,圆轨道C点对滑块的支持力为FN
由P到C的过程,由动能定理得:mgR(1-cos60°)=mvc2,
C点:FN-mg=m,
代入数据解得:FN=2mg,
(2)对P到C到Q的过程:mgR(1-cos60°)-μmg•2R=0,
代入数据解得:μ=0.25;
(3)A点:根据牛顿第二定律得:mg=m,
Q到C到A的过程:Ep=mvA2+mg•2R+μmg•2R,
代入数据解得:弹性势能Ep=3mgR;
答:(1)滑块第一次滑至圆形轨道最低点C时对轨道压力是2mg;
(2)滑块与水平轨道间的动摩擦因数是0.25;
(3)弹簧被锁定时具有的弹性势能是3mgR.
解析
解:(1)设滑块第一次滑至C点时的速度为vC,圆轨道C点对滑块的支持力为FN
由P到C的过程,由动能定理得:mgR(1-cos60°)=mvc2,
C点:FN-mg=m,
代入数据解得:FN=2mg,
(2)对P到C到Q的过程:mgR(1-cos60°)-μmg•2R=0,
代入数据解得:μ=0.25;
(3)A点:根据牛顿第二定律得:mg=m,
Q到C到A的过程:Ep=mvA2+mg•2R+μmg•2R,
代入数据解得:弹性势能Ep=3mgR;
答:(1)滑块第一次滑至圆形轨道最低点C时对轨道压力是2mg;
(2)滑块与水平轨道间的动摩擦因数是0.25;
(3)弹簧被锁定时具有的弹性势能是3mgR.
一个质量为m的小球,从光滑曲面轨道上和位置1由静止释放,经过时间t后,沿轨道运行路程d到达了位置2,如图所示,竖直方向距离为h,小球到达位置2时的瞬时速度为v和瞬时加速度为a,下列表达式中正确是( )
正确答案
解析
解:木块在从1位置运动到2位置的过程中只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律得:mv2-0=mgh
解得:h=
本题中d表示弧长,而此运动不是匀变速直线运动,所以已知的条件无法求出弧长,故D正确.
故选:D
人站在h高处的平台上,水平抛出一个质量为m的物体,物体落地时的速度为v,以地面为重力势能的零点,不计空气阻力.求:
(1)小球落地时的机械能是多少?
(2)人对小球做的功是多少?
正确答案
解:(1)题中地面为重力势能的零点,故落地时的重力势能:Ep=0;
落地时机械能:
(2)对全程应用动能定理,有:
解得:
答:(1)小球落地时的机械能是;
(2)人对小球做的功是-mgh.
解析
解:(1)题中地面为重力势能的零点,故落地时的重力势能:Ep=0;
落地时机械能:
(2)对全程应用动能定理,有:
解得:
答:(1)小球落地时的机械能是;
(2)人对小球做的功是-mgh.
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