- 机械能守恒定律
- 共29368题
从某一高度水平抛出质量为m的小球,经时间t落在水平地面上,速度方向偏转θ角,若不计空气阻力,重力加速度为g,则小球在飞行过程中重力做功为______.
正确答案
解析
解:小球水平抛出后做平抛运动,竖直方向上的自由落体运动,则有
h=
所以重力做功为W=mgh=
故答案为:
质量不同而具有相同动能的两个物体,在动摩擦因数相同的水平面上滑行到停止,则( )
正确答案
解析
解:A、由动能定理可知:W=-μmgs=0-EK;
由公式可知,因初动能相同,故两物体克服阻力做功相同,而s=,故质量大的物体,滑行距离要小,故A错误,B正确;
C、由F=ma可知,μmg=ma,a=μg,故两物体的加速度相同,故C错误;
D、由x=at2可知,因质量大的物体滑行距离小,故其滑行时间要少,故D错误;
故选:B.
一个质量为2kg的小球从80m高的塔顶自由下落,在小球下落过程中的前3秒内,重力对小球做的功为( ) (g=10m/s2)
正确答案
解析
解:物体做自由落体运动,所以在3s内下降的高度为:h=gt2=
×10×32=45m,
重力做功为:W=mgh=2×10×45=900J
故选:D
如图所示,站在自动扶梯上质量为40kg的人随扶梯斜向上作加速度为1m/s2的匀加速运动,扶梯高5m,倾角为30°,则此人从底端到顶端过程中,人受到的重力、摩擦力、支持力做的功.
正确答案
解:对人受力分析,由牛顿第二定律可得:
N-mg=masin30°
f=macos30°
联立解得:N=420N,f=N
故重力做功为:WG=-mgh=-2000J;
摩擦力做功为:Wf=fx=
支持力做功为:WN=Nh=2100J
答:此人从底端到顶端过程中,人受到的重力、摩擦力、支持力做的功分别为-2000J,300J,2100J
解析
解:对人受力分析,由牛顿第二定律可得:
N-mg=masin30°
f=macos30°
联立解得:N=420N,f=N
故重力做功为:WG=-mgh=-2000J;
摩擦力做功为:Wf=fx=
支持力做功为:WN=Nh=2100J
答:此人从底端到顶端过程中,人受到的重力、摩擦力、支持力做的功分别为-2000J,300J,2100J
(2012秋•三元区校级月考)一辆质量为2t的汽车以恒定牵引力爬倾角为30°的斜坡,坡长是100m,汽车上坡前的速度是10m/s,到达坡顶的速度是5m/s,汽车受到的摩擦阻力是车重的0.05倍.(g取10m/s2)求:
(1)汽车动能的改变量;
(2)重力对汽车做的功;
(3)汽车的牵引力.
正确答案
解:(1)动能的改变量△EK==
=-750000J,负号说明动能减小.
(2)重力做功W=-mgLsin30°=-2×103×=-106J,负号说明重力做负功
(3)由动能定理知:FL-mgLsin30°-fL=△EK,其中f=0.5mg
联立得:F=1.25×104N
答:(1)汽车动能的改变量750000J;
(2)重力对汽车做的功-106J;
(3)汽车的牵引力1.25×104N.
解析
解:(1)动能的改变量△EK==
=-750000J,负号说明动能减小.
(2)重力做功W=-mgLsin30°=-2×103×=-106J,负号说明重力做负功
(3)由动能定理知:FL-mgLsin30°-fL=△EK,其中f=0.5mg
联立得:F=1.25×104N
答:(1)汽车动能的改变量750000J;
(2)重力对汽车做的功-106J;
(3)汽车的牵引力1.25×104N.
在水平面上,有一弯曲的槽道AB,槽道有半径分别为
和R的两个半圆构成,现用大小恒为F的拉力将以光滑小球从A点沿槽道拉至B点,若拉力F的方向时时刻刻均与小球运动方向一致,则此过程中拉力所做的功为( )
正确答案
解析
解:拉力F的方向时时刻刻均与小球运动方向一致,则
W=Fs=F()=
故选C
如图所示,用劲度系数为k=100N/m的轻弹簧将质量分别为1kg和2kg的物体A和B连接在一起,将B放在水平桌面上,将A放在弹簧上端并且与弹簧相连.若用竖直向上的力F拉A,使A以a=1.6m/s2的加速度上升,g=10m/s2.求:
(1)经过多长时间B对地面的压力为其重力的一半;
(2)从开始到B对地面的压力为其重力的一半的过程中拉力F做的功.
正确答案
解:处于静止时弹簧的压缩量为
对B受力分析,此时弹簧的弹力为F=m2g-0.5m2g=0.5m2g=10N
故此时弹簧的伸长量为
故当压力为其重力的一半时,弹簧的伸长量为x=x1+x2=0.2m
x=
t=
(2)弹簧在从压缩到伸长的过程中,弹簧的弹力不做功,故拉力做功全部转化为动能和 重力势能,故A的速度v=at=0.8m/s
W=
答:(1)经过0.5sB对地面的压力为其重力的一半;
(2)从开始到B对地面的压力为其重力的一半的过程中拉力F做的功为2.32J
解析
解:处于静止时弹簧的压缩量为
对B受力分析,此时弹簧的弹力为F=m2g-0.5m2g=0.5m2g=10N
故此时弹簧的伸长量为
故当压力为其重力的一半时,弹簧的伸长量为x=x1+x2=0.2m
x=
t=
(2)弹簧在从压缩到伸长的过程中,弹簧的弹力不做功,故拉力做功全部转化为动能和 重力势能,故A的速度v=at=0.8m/s
W=
答:(1)经过0.5sB对地面的压力为其重力的一半;
(2)从开始到B对地面的压力为其重力的一半的过程中拉力F做的功为2.32J
如图所示,质量为m=2kg的物体静止在水平面上,在外力F=15N作用下开始运动,已知F与水平方向夹角为37°,物体位移为2m时,具有21.8J的动能.求:(取g=10m/s2)
(1)此过程中,物体克服摩擦力所做的功;(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(2)物体与水平面间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)此过程中,运用动能定理:
Fscos37°-Wf=mv2
解得:Wf=Fscos37°-mv2=15×2×0.8-21.8=2.2J
(2)对物体进行受力分析:
把拉力在水平方向和竖直方向分解,根据竖直方向平衡和滑动摩擦力公式得出:
f=μFN=μ(mg-Fsinθ)
根据功的定义式:Wf=μ(mg-Fsinθ)s
解得:μ=0.1
答:(1)此过程中,物体克服摩擦力所做的功为2.2J;
(2)物体与水平面间的动摩擦因数是0.1.
解析
解:(1)此过程中,运用动能定理:
Fscos37°-Wf=mv2
解得:Wf=Fscos37°-mv2=15×2×0.8-21.8=2.2J
(2)对物体进行受力分析:
把拉力在水平方向和竖直方向分解,根据竖直方向平衡和滑动摩擦力公式得出:
f=μFN=μ(mg-Fsinθ)
根据功的定义式:Wf=μ(mg-Fsinθ)s
解得:μ=0.1
答:(1)此过程中,物体克服摩擦力所做的功为2.2J;
(2)物体与水平面间的动摩擦因数是0.1.
在平直公路上,汽车由静止开始做匀加速运动,当速度达到vm后立即关闭发动机直到停止,v-t图象如图.设汽车的牵引力为F,摩擦力为Ff,全过程中牵引力做功W1,克服摩擦力做功W2,则( )
正确答案
解析
解:由图可知,物体先做匀加速直线运动,1s末速度为v,由动能定理可知:
(F-f)L1=mv2;
减速过程中,只有阻力做功:
fL2=0-mv2;
则可得:(F-f)L1=fL2;
由图象可知,L1:L2=1:3;
解得:
F:f=4:1;
对全程由动能定理得:
W1-W2=0
故W1:W2=1:1
故选:AC.
质量为m的小球用长度为L的轻绳系住,在竖直平面内做圆周运动,运动过程中小球受到空气阻力作用.已知小球经过最低点时轻绳受到的拉力为7mg,经过半周小球恰好能通过最高点,则此过程中小球克服空气阻力做的功为______.
正确答案
解析
解:在最低点有:T-mg=m,解得
=6gL.
在最高点有:mg=m,解得
=gL.
根据动能定理得,-mg•2L-Wf=m
-
m
.
解得Wf=.
故答案为:
在离地面高度为h=20m处,将一个质量为m=1kg的钢球以v0=2m/s的速度水平抛出,取g=10m/s2.求:
(1)钢球从抛出到落地的时间t;
(2)飞行的水平距离x;
(3)钢球从抛出到落地的过程,重力做功W;
(4)物体触地之前瞬间的动能EK2.
正确答案
解:(1)根据h=gt2得:
t=
(2)水平距离x=v0t=2×2m=4m
(3)重力做的功为:W=mgh=200J
(4)根据动能定力可得mgh=
解得Ek=202J
答:(1)钢球从抛出到落地的时间t为2s;
(2)飞行的水平距离x为4m;
(3)钢球从抛出到落地的过程,重力做功W为200J;
(4)物体触地之前瞬间的动能EK2为202J
解析
解:(1)根据h=gt2得:
t=
(2)水平距离x=v0t=2×2m=4m
(3)重力做的功为:W=mgh=200J
(4)根据动能定力可得mgh=
解得Ek=202J
答:(1)钢球从抛出到落地的时间t为2s;
(2)飞行的水平距离x为4m;
(3)钢球从抛出到落地的过程,重力做功W为200J;
(4)物体触地之前瞬间的动能EK2为202J
一质量为2kg物体在外力作用下,静止开始做直线运动,到达某点时速度为2m/s,在此过程中外力对物体做的功是( )
正确答案
解析
解:物体的初速度为零,末速度为2m/s,根据动能定理,外力的总功为:
W=
故选:B.
装有装饰材料的木箱A质量为50kg,放在水平地面上,要将它运送到90m远处的施工现场.如果用500N的水平恒力使A从静止开始运动,经过6s钟可到达施工现场.
(1)求木箱与地面间的动摩擦因数.
(2)若用大小为500N的水平拉力拉木箱A从静止开始运动,使木箱A能够到达90m远处的施工现场,恒力作用的最短时间为多少?在该情况下恒力做的功为多少?(g=10m/s2,结果保留2位有效数字)
正确答案
解:(1)木箱做匀加速运动,
由x=at2,解得a=
=5m/s2,
由牛顿第二定律得:F-μmg=ma,解得μ=0.5
(2)在整个过程由动能定理得:
W-μmgx=0-0,解得W=2.3×104J;
x
故恒力作用时间为
答:(1)求木箱与地面间的动摩擦因数为0.5
(2)恒力作用的最短时间为4.2s,在该情况下恒力做的功为2.3×104J
解析
解:(1)木箱做匀加速运动,
由x=at2,解得a=
=5m/s2,
由牛顿第二定律得:F-μmg=ma,解得μ=0.5
(2)在整个过程由动能定理得:
W-μmgx=0-0,解得W=2.3×104J;
x
故恒力作用时间为
答:(1)求木箱与地面间的动摩擦因数为0.5
(2)恒力作用的最短时间为4.2s,在该情况下恒力做的功为2.3×104J
如图:用F=40N的水平推力推一个质量m=3.0kg的木块,使其沿着光滑斜面向上移动2m,则在这一过程中,F做的功为______J,重力做的功为______J.(g=10m/s2)
正确答案
69.3J
-30J
解析
解:(1)推力为40N,位移为2m,力与位移夹角为30°,故推力的功为:
WF=Fxcosθ=40×2×=40
J=69.3J;
(2)重力做功等于重力势能的减小量,故重力做功为:
WG=-Fxsinθ=-40×2×=-30J
故答案为:69.3J,-30J.
在水平面上有一个长度为L=2m、质量为M=1kg的木板P,在木板上正中央放置一个质量为m=2kg的小滑块Q,PQ之间动摩擦因数为μ1=0.2,P与水平面之间动摩擦因数为μ2=0.4,系统静止.
(1)若对Q施加一个水平向右的恒力F=16N,欲使Q从P上掉下去,求F对Q至少要做多少功?
(2)若对P施加一个水平向右的恒力F=15N,欲使Q从P上掉下去,求F最短作用时间?
正确答案
解:(1)PQ一起加速的最大加速度为
PQ件摩擦力f1=μ1mg=0.2×2×10N=4N
P与水平面的摩擦力为f2=μ2(M+m)g=0.4×(1+2)×10N=12N
∵f1<f2
∴P静止
Q加速度为,由牛顿第二定律得
F-μ1mg=ma1
撤去F后P的加速度为
撤去F后恰好滑到P最右端速度减为零,此时F做功最少,由x=知,撤去F前后位移之比为1:3,
WF=Fx1=16×0.25J=4J
(2)设施加F后一起加速,则
∴P、Q一起加速设加速时间t2
则v=a1t2
撤去F后:
∴P先停止,Q停止P的最后端时,F作用时间最短
t1=2.3s
答:1)若对Q施加一个水平向右的恒力F=16N,欲使Q从P上掉下去,求F对Q至少要做功4J
(2)若对P施加一个水平向右的恒力F=15N,欲使Q从P上掉下去,F最短作用时间为2.3s
解析
解:(1)PQ一起加速的最大加速度为
PQ件摩擦力f1=μ1mg=0.2×2×10N=4N
P与水平面的摩擦力为f2=μ2(M+m)g=0.4×(1+2)×10N=12N
∵f1<f2
∴P静止
Q加速度为,由牛顿第二定律得
F-μ1mg=ma1
撤去F后P的加速度为
撤去F后恰好滑到P最右端速度减为零,此时F做功最少,由x=知,撤去F前后位移之比为1:3,
WF=Fx1=16×0.25J=4J
(2)设施加F后一起加速,则
∴P、Q一起加速设加速时间t2
则v=a1t2
撤去F后:
∴P先停止,Q停止P的最后端时,F作用时间最短
t1=2.3s
答:1)若对Q施加一个水平向右的恒力F=16N,欲使Q从P上掉下去,求F对Q至少要做功4J
(2)若对P施加一个水平向右的恒力F=15N,欲使Q从P上掉下去,F最短作用时间为2.3s
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