- 机械能守恒定律
- 共29368题
如图所示,人通过定滑轮拖住不计重的绳子,将重为G的物体匀速上拉,当人移动d m时,人拉的绳子由竖直方向变为与水平方向成θ角.求这个过程中拉力所做的功.
正确答案
解:人所做的功为W=Gs
由于s=
W=.
答:个过程中拉力所做的功
解析
解:人所做的功为W=Gs
由于s=
W=.
答:个过程中拉力所做的功
如图所示,一水平传送带以恒定速度大小3m/s顺时针方向运行,现将一质量m=1kg的小物体由静止轻放到传送带的A点,当小物体运动到B点时,传送带由于故障突然停止,最后小物体刚好停在传送带的C点.已知A、B两点间的距离L=6m,小物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.15,重力加速度g=10m/s2.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解;A、对物受力分析知一开始做加速运动,加速度a=μg=1.5m/s2,达到速度为3m/s,根据速度位移关系知x==
=3m<6m,说明传送带停止时,物体速度为3m/s,此后做匀减速运动,末速度为零,故减速的位移为x′=
=3m,故AC距离为9m,故A错误;
B、根据能量守恒知产生热量为Q=2fx′=2×0.15×10×3=9J,故B正确;
C、传送运行时间t==3s,故C正确;
D、根据W=Fs知传送带先做正功,后做负功,物体动能变化为零,故整个过程传送带对小物体做功为0,故D错误;
故选:BC
如图所示,在距水平地面高为H=0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,杆上P处固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套一质量m=3kg的滑块A.半径R=0.3m的光滑半圆形轨道竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,在轨道上套有一质量m=3kg的小球B.用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来.杆和半圆形轨道在同一竖直面内,滑块和小球均可看作质点,且不计滑轮大小的影响.现给滑块A施加一个水平向右、大小为60N的恒力F,则:
(1)求把小球B从地面拉到半圆形轨道顶点C的过程中力F做的功.
(2)求小球B运动到C处时的向心力大小.
(3)问小球B被拉到离地多高时滑块A与小球B的速度大小相等?此时速度为多大?
正确答案
解:(1)对于F的做功过程,由几何知识有:
m
则力F做的功为:
所以有:W=60×(0.5-0.1)=24J.
(2)由于B球到达C处时,已无沿绳的分速度,所以此时滑块A的速度为零,考察两球及绳子组成的系统的能量变化过程,由功能关系,得:
代入已知量得:
解得:
因为向心力公式为:
所以,代入已知量,得:F=100N
(3)(3)当绳与轨道相切时两球速度相等,由相似三角形知识,得:
代入已知量,得:
所以,h=0.225m
由动能定理得:
F()-mgh=
×2mv22
代入解得:v2=1.57m/s
答:(1)把小球B从地面拉到半圆形轨道顶点C的过程中力F做的功为24J.
(2)小球B运动到C处时所受的向心力的大小是100N.
(3)小球B被拉到离地0.225m高时滑块A与小球B的速度大小相等,速度为1.57m/s.
解析
解:(1)对于F的做功过程,由几何知识有:
m
则力F做的功为:
所以有:W=60×(0.5-0.1)=24J.
(2)由于B球到达C处时,已无沿绳的分速度,所以此时滑块A的速度为零,考察两球及绳子组成的系统的能量变化过程,由功能关系,得:
代入已知量得:
解得:
因为向心力公式为:
所以,代入已知量,得:F=100N
(3)(3)当绳与轨道相切时两球速度相等,由相似三角形知识,得:
代入已知量,得:
所以,h=0.225m
由动能定理得:
F()-mgh=
×2mv22
代入解得:v2=1.57m/s
答:(1)把小球B从地面拉到半圆形轨道顶点C的过程中力F做的功为24J.
(2)小球B运动到C处时所受的向心力的大小是100N.
(3)小球B被拉到离地0.225m高时滑块A与小球B的速度大小相等,速度为1.57m/s.
在光滑的水平面上放着物体A和小车B,如图所示,小车长L=2m,M=4kg,A的质量m=1kg,μAB=0.2,加在小车上的力
(1)F=5N;
(2)F=12N,求在这两种情况下,在2s时间内F对车做功是多少?摩擦力对A做功多少?(g取10m/s2)
正确答案
解:
分别对A和B受力分析,如图:
最大静摩擦力fm=f=μmg=2N
若二者有共同加速度a
则f=ma ①
F-f=Ma ②
当F=5N时,得a=1m/s2,f=1N
AB经过2s后,位移s==2m
F对车做功WF=F•s=10J
摩擦力对A做功Wf=f•s=2J
根据动能定理得:△EK=W合=10-2=8J
当F=12N时,代入①②得a=2.4m/s2,f=2.4N
根据已知条件A、B之间的最大静摩擦力近似认为等于滑动摩擦力即
fm=μmg=2N 因为f>fm
所以当F=12N时,A、B出现相对滑动,
所以
=5m
则A、B相对运动距离是1m,即A相对B向后打滑1m,
给定车长为2m,所以2s时A仍在车上.
F对车做功 WF=F•SB=60J
摩擦力对A做功 Wf=f•SA=8J
答:当F=5N时,F对车做功10J,摩擦力对A做功2J;
当F=12N时,F对车做功60J,摩擦力对A做功8J.
解析
解:
分别对A和B受力分析,如图:
最大静摩擦力fm=f=μmg=2N
若二者有共同加速度a
则f=ma ①
F-f=Ma ②
当F=5N时,得a=1m/s2,f=1N
AB经过2s后,位移s==2m
F对车做功WF=F•s=10J
摩擦力对A做功Wf=f•s=2J
根据动能定理得:△EK=W合=10-2=8J
当F=12N时,代入①②得a=2.4m/s2,f=2.4N
根据已知条件A、B之间的最大静摩擦力近似认为等于滑动摩擦力即
fm=μmg=2N 因为f>fm
所以当F=12N时,A、B出现相对滑动,
所以
=5m
则A、B相对运动距离是1m,即A相对B向后打滑1m,
给定车长为2m,所以2s时A仍在车上.
F对车做功 WF=F•SB=60J
摩擦力对A做功 Wf=f•SA=8J
答:当F=5N时,F对车做功10J,摩擦力对A做功2J;
当F=12N时,F对车做功60J,摩擦力对A做功8J.
质量为m、边长为a的正方体木块放在长为L的桌面上,且与左侧相齐,动摩擦因数为μ,若要把m从桌面右侧推出,则力F至少做功多少?
正确答案
解:根据题意,木块先做加速运动,撤去外力F后再做减速运动,当木块的重心正好与桌面的右侧冲齐且速度为零时力F做功最少,如图所示,木块发生的位移应为:x=L-
,
根据动能定理应有:
得:=
答:若要把m从桌面右侧推出,则力F至少做功为.
解析
解:根据题意,木块先做加速运动,撤去外力F后再做减速运动,当木块的重心正好与桌面的右侧冲齐且速度为零时力F做功最少,如图所示,木块发生的位移应为:x=L-
,
根据动能定理应有:
得:=
答:若要把m从桌面右侧推出,则力F至少做功为.
如图1所示,质量为m的物体静止在水平地面上.从t=0时刻开始受到竖直向上的拉力的作用,力随时间的变化关系如图2所示.不计空气阻力,取g=10m/s2.求:
(1)t=1s时物体对地面的压力;
(2)t=4s时物体的速度;
(2)6s内克服重力所做的功.
正确答案
解:(1)根据受力分析可知,1s时拉力为mg,故此时物体对地面的压力位零;
(2)在0-1s内物体处于静止状态,1-4s内物体做匀加速运动,加速度为2mg-mg=ma
a=g
故4s时的速度为v=gt=10×3m/s=30m/s
(3)在1-4s内上升的高度为h=
4-6s内做匀速运动,位移为h′=vt′=30×2m=60m
克服重力做功为W=mg(h+h′)=105mg
答:(1)t=1s时物体对地面的压力为0;
(2)t=4s时物体的速度为30m/s;
(2)6s内克服重力所做的功为105mg
解析
解:(1)根据受力分析可知,1s时拉力为mg,故此时物体对地面的压力位零;
(2)在0-1s内物体处于静止状态,1-4s内物体做匀加速运动,加速度为2mg-mg=ma
a=g
故4s时的速度为v=gt=10×3m/s=30m/s
(3)在1-4s内上升的高度为h=
4-6s内做匀速运动,位移为h′=vt′=30×2m=60m
克服重力做功为W=mg(h+h′)=105mg
答:(1)t=1s时物体对地面的压力为0;
(2)t=4s时物体的速度为30m/s;
(2)6s内克服重力所做的功为105mg
一位举重运动员在挺举中用4s的时间把150kg的杠铃举高2m,在此过程中她对杠铃做的功是______J,平均功率是______W.(g=10m/s2)
正确答案
解:她对杠铃所做的功W=mgh=1500×2=3000J;
功率P==
=750W;
故答案为:3000;750
解析
解:她对杠铃所做的功W=mgh=1500×2=3000J;
功率P==
=750W;
故答案为:3000;750
(2014秋•阜阳校级月考)如图所示,放在水平桌面上的匀质长直木板长度L为50cm,质量为2kg,它的右端与桌边平齐.若在木板左端用一水平推力F将其匀速推下桌子,已知木板与桌面间的摩擦力大小等于木板对桌面压力大小的0.3倍,取g=10N/kg,则水平推力至少要做功______ J.
正确答案
1.5
解析
解:木块的重力:G=mg=2×10N=20N,
木块受到的滑动摩擦力:f=0.3G=0.3×20N=6N.
因为匀速推动.推力与摩擦力是平衡力大小相等,所以推力:F=f=6N,
因当木板的重心到达桌子的边缘时,木板将翻转,所以推力作用最小的位移为:S=L=25cm=0.25m.
推力做功:W=FL=6×0.25Jm=1.5J.
故答案为:1.5
质量为m的物体由半圆形轨道顶端从静止开始释放,如图所示,A为轨道最低点,A与圆心0在同一竖直线上,已知圆弧轨道半径为R,运动到A点时,轨道对物体的支持力大小为2.5mg,求此过程中物体克服摩擦力做的功.
正确答案
解:设物体在A点的速度为vA,由牛顿第二定律得:
则:vA=
设物体下滑过程克服阻力做功W,由动能定理得:
解得:W=0.25mgR
答:此过程中物体克服摩擦力做的功为0.25mgR
解析
解:设物体在A点的速度为vA,由牛顿第二定律得:
则:vA=
设物体下滑过程克服阻力做功W,由动能定理得:
解得:W=0.25mgR
答:此过程中物体克服摩擦力做的功为0.25mgR
质量分别为2m和m的A、B两种物体分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动,撤去F1、F2后受摩擦力的作用减速到停止,其v t图象如图所示,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:撤去外力后AB的加速度为,
有牛顿第二定律可得,
在外力作用下AB的加速度为,
有牛顿第二定律可得F1-fA=mAa′A
F2-fB=mBa′B
联立解得F1=2F2
故AC错误;
B、AB在外力作用下通过的位移之比有图象可知x1:x2=1:2
根据W=Fx可知,故外力做功之比为W1:W2=1:1
故B错误;
D、全过程中根据动能定理可得摩擦力做功等于外力做功,故全过程中摩擦力对A、B做功之比为1:1,故D正确;
故选:D
一质量为m=2×103kg的汽车,沿平直的路面以恒定功率20kW由静止出发,经过60s,汽车达到最大速度20m/s,设汽车受到的阻力恒定,求:
(1)阻力的大小;
(2)这一过程牵引力所做的功;
(3)这一过程中汽车行驶的距离.
正确答案
解:(1)汽车达到最大速度时阻力和牵引力相等,f==
=1000N
(2)这一过程牵引力所做的功W=Pt=20000×60=1.2×106J
(3)设这一过程中汽车行驶的距离为s,根据动能定理:
Pt-fs=mv2
得:s=800m
答:(1)阻力的大小为1000N;
(2)这一过程牵引力所做的功为1.2×106J;
(3)这一过程中汽车行驶的距离800m.
解析
解:(1)汽车达到最大速度时阻力和牵引力相等,f==
=1000N
(2)这一过程牵引力所做的功W=Pt=20000×60=1.2×106J
(3)设这一过程中汽车行驶的距离为s,根据动能定理:
Pt-fs=mv2
得:s=800m
答:(1)阻力的大小为1000N;
(2)这一过程牵引力所做的功为1.2×106J;
(3)这一过程中汽车行驶的距离800m.
在平直公路上,汽车由静止做匀加速直线运动,当速度达到vm后立即关闭发动机直至静止,v-t图象如图所示,设汽车的牵引力为F,摩擦力为f,全过程中牵引力F做功为W1,摩擦力f对物体做的功为W2,则F:f=______;W1:W2=______.
正确答案
4:1
1:1
解析
解:由图可知,物体先做匀加速直线运动,10s末速度为vm,由动能定理可知:
(F-f)L1=mvm2;
减速过程中,只有阻力做功:
fL2=0-mvm2;
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
故答案为:4:1;1:1.
如图所示,滑轮和绳的质量及摩擦不计,用力F提升原来静止的质量为m=10kg的物体,使其以大小为a=2m/s2的加速度匀加速上升,求前3s内力F做的功.(取g=10m/s2)
正确答案
解:物体受拉力和重力,根据牛顿第二定律,有:2F-mg=ma,
解得:2F=m(g+a)=10×(10+2)=120N;
3s内的位移:s=at2=
×2×32=9m
该过程中力的作用点的位移是2s,所以:
W=F•2s=60×18=1080J
答:前3s内力F做的功为1080J.
解析
解:物体受拉力和重力,根据牛顿第二定律,有:2F-mg=ma,
解得:2F=m(g+a)=10×(10+2)=120N;
3s内的位移:s=at2=
×2×32=9m
该过程中力的作用点的位移是2s,所以:
W=F•2s=60×18=1080J
答:前3s内力F做的功为1080J.
质量为30kg的小孩从高度为2.0m的滑梯顶端由静止开始滑下,滑到底端时的速度为2.0m/s.取g=10m/s2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是( )
正确答案
解析
解:A、支持力与运动方向垂直,故支持力做功为0,故A错误;
C、根据动能定理知,W合=WG+Wf=-0=
=60J.故C正确.
BD、重力做功为WG=mgh=300×2J=600J,因为W合=WG-Wf,则克服阻力做功Wf=600-60J=540J.故BD错误.
故选:C.
质量为2千克的物体,放在动摩擦因数μ=0.1的水平面上,在水平拉力的作用下,由静止开始运动,水平拉力做的功W和物体发生的位移S之间的关系如图所示,则( )
正确答案
解析
解:物体在水平面上运动,水平拉力与物体运动方向相同,物体受到的滑动摩擦力大小f=μmg=2N.
物体在0A段受到的水平拉力大小等于F1==
,可见,水平拉力大于摩擦力,则物体在OA段做匀加速直线运动.
物体在AB段受到的水平拉力大小等于F2==
N=2N,水平拉力等于摩擦力,则物体在AB段做匀速直线运动.
故选BC
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