- 机械能守恒定律
- 共29368题
如图所示,质量为m的小球从高为h的斜面的A点滚下经水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达
高度的D点时的速度为零,此过程中物体重力做的功是多少?
正确答案
解:由题意可知,物体高度下降了;
故重力做功W=mg=
;
答:重力做功为:
解析
解:由题意可知,物体高度下降了;
故重力做功W=mg=
;
答:重力做功为:
物体在恒力作用下做匀变速直线运动,关于这个恒力做功的情况,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、匀变速直线运动在相等的时间里位移不相等,故根据W=FS知,恒力做功不同,故A错误;
B、物体作匀变速直线运动,功的计算式为W=FS,其中S为物体位移的大小,在物体作匀变速直线运动时相等的路程内物体的位移不一定相同(往反运动如竖直上抛),故恒力做功不一定相等,故B错误;
C、根据W=FS可知,当恒力在相等位移内做功相同,故C正确;
D、由W=FS可知恒力做功的大小取决于匀变速直线运动物体的位移大小,由知位移的大小不仅仅取决于初速度的大小,故D错误.
故选:C.
起重机以a=1m/s2的加速度,将重m=103Kg的货物由静止匀加速向上提升.那么,在1s内起重机对货物做的功是(g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律得:F-mg=ma,
解得:F=mg+ma=1000×(10+1)N=11000N.
上升的位移为:x=.
则拉力做功为:W=Fx=11000×0.5J=5500J.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
光滑水平面上静止一质量为m的光滑斜面体A,从某时刻开始在斜面底端将一小物体B以某一初速度沿斜面向上滑行,在B沿斜面上滑的过程,斜面体A沿水平向左做匀加速运动.经过时间t,小物体B刚好滑到顶端,斜面体A水平向左移动距离为s;求:
(1)斜面体A做匀加速运动的加速度a及所受的合力FA;
(2)小物体B上滑全过程中对斜面体A所做的功W.
正确答案
解:(1)对A,在匀加速运动过程中:s=
解得:a=
由牛顿第二定律得:
(2)在上滑的全过程中,B对A做的功
W=FAs=
答:(1)斜面体A做匀加速运动的加速度为,所受的合力为
;
(2)小物体B上滑全过程中对斜面体A所做的功为.
解析
解:(1)对A,在匀加速运动过程中:s=
解得:a=
由牛顿第二定律得:
(2)在上滑的全过程中,B对A做的功
W=FAs=
答:(1)斜面体A做匀加速运动的加速度为,所受的合力为
;
(2)小物体B上滑全过程中对斜面体A所做的功为.
放在粗糙水平地面上的质量为5kg的物体,在10N的水平拉力作用下,以3m/s的速度匀速运动了5s的时间,则拉力对物体做了______J的功;若将该物体放到光滑水平面上,用同样大小的水平拉力使之从静止开始运动同样的时间,则拉力对物体做了______J的功.
正确答案
150
250
解析
解:匀速运动的位移x1=v1t=3×5=15m,
则拉力做的功W1=Fx1=10×15=150J
放在光滑水平面上后,根据牛顿第二定律得:
a=
则3s内的位移,
则拉力做的功W2=Fx2=10×25=250J
故答案为:150;250
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F=12N.求:在2s时间内F对车做功是多少?(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=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=0.2×10=2N 因为f>fm
所以当F=12N时,A、B出现相对滑动,
aA==μg=2m/s2
aB==
=2.5m/s2
所以
sA=aAt2=
×2×4=4m
sB=aBt2=
×2.5×4=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
答:F=12N时,F对车做功60J.
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=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=0.2×10=2N 因为f>fm
所以当F=12N时,A、B出现相对滑动,
aA==μg=2m/s2
aB==
=2.5m/s2
所以
sA=aAt2=
×2×4=4m
sB=aBt2=
×2.5×4=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
答:F=12N时,F对车做功60J.
一质量为m的质点,系在细绳的一端,绳的另一端固定在平面上,此质点在粗糙水平面上作半径为r的圆周运动,设质点的最初速率是v0,当它运动一周时,其速率为,求:
(1)摩擦力做的功;
(2)动摩擦因数;
(3)在静止以前质点运动了多少圈?
正确答案
解:
(1)由动能定理可知:
摩擦力作功为W=Ek-Ek0=.
(2)由于摩擦力是一恒力,且Ff=μmg,故有W=-Ffs=-2πrμmg,
可解得动摩擦因数.
(3)由于一周中损失的动能为,
则在静止前可运行的圈数圈.
答:(1)摩擦力做功为-;(2)动摩擦因数为
;(3)在静止以前质点运动了
圈.
解析
解:
(1)由动能定理可知:
摩擦力作功为W=Ek-Ek0=.
(2)由于摩擦力是一恒力,且Ff=μmg,故有W=-Ffs=-2πrμmg,
可解得动摩擦因数.
(3)由于一周中损失的动能为,
则在静止前可运行的圈数圈.
答:(1)摩擦力做功为-;(2)动摩擦因数为
;(3)在静止以前质点运动了
圈.
如图所示,雪道与水平冰面在B处平滑地连接.小明乘雪橇从雪道上离冰面高度h=8m的A处自静止开始下滑,经B处后沿水平冰面滑至C处停止.已知小明与雪橇的总质量m=70kg,用速度传感器测得雪橇在B处的速度值vB=12m/s,不计空气阻力和连接处能量损失,小明和雪橇可视为质点.问:
(1)从A到C过程中,小明与雪橇所受重力做了多少功?
(2)从A到B过程中,小明与雪橇损失了多少机械能?
(3)若小明乘雪橇最后停在BC的中点,则他应从雪道上距冰面多高处由静止开始下滑?
正确答案
解:(1)从A到C过程中,小明与雪橇所受重力做功为:
WG=mgh=70×10×8J=5600J;
(2)从A到B过程中,小明与雪橇损失的机械能为:
△E=mgh-=5600J-
J=560J;
(3)对于第一情形:
根据动能定理,从A到B过程,有:
mgh-=
…①
从B到C过程,有:Wf2=0-…②
对于第二情形:
根据动能定理,从A到BC中点过程,有:
mgH-μmgcosθ•+
Wf2=0…③
联立解得:H==
×8m=4m
答:(1)从A到C过程中,小明与雪橇所受重力做了5600J的功.
(2)从A到B过程中,小明与雪橇损失了560J机械能.
(3)若小明乘雪橇最后停在BC的中点,则他应从雪道上距冰面4h高处由静止开始下滑.
解析
解:(1)从A到C过程中,小明与雪橇所受重力做功为:
WG=mgh=70×10×8J=5600J;
(2)从A到B过程中,小明与雪橇损失的机械能为:
△E=mgh-=5600J-
J=560J;
(3)对于第一情形:
根据动能定理,从A到B过程,有:
mgh-=
…①
从B到C过程,有:Wf2=0-…②
对于第二情形:
根据动能定理,从A到BC中点过程,有:
mgH-μmgcosθ•+
Wf2=0…③
联立解得:H==
×8m=4m
答:(1)从A到C过程中,小明与雪橇所受重力做了5600J的功.
(2)从A到B过程中,小明与雪橇损失了560J机械能.
(3)若小明乘雪橇最后停在BC的中点,则他应从雪道上距冰面4h高处由静止开始下滑.
如图所示,一个质量m=2kg的小物块,从高度h=5m、长度l=10m的光滑斜面的顶端由静止开始下滑,小物块在斜面顶端静止时具有的重力势能大小是______J;滑到斜面底端时速度的大小是______m/s;此过程中重力做的功为______J.(g取10m/s2)
正确答案
100
10
100
解析
解:取地面为零势能面,小物块在斜面顶端静止时具有的重力势能大小是EP=mgh=20×5=100J
小物块从顶端滑到斜面底端的过程中重力做的功只与物体的初末的位置有关,所以重力做的功为W=mgh=20×5=100J;
整个过程中物体的机械能守恒,由机械能守恒可得,
mgh=mv2,
所以小物块滑到底端时速度的大小为v=.
故答案为:100;10;100.
起重机以0.5m/s2的加速度将质量为1 000kg的货物由静止开始匀加速向上提升,g取10m/s2,则在1s内起重机对货物做的功是( )
正确答案
解析
解:由位移公式可得:
x=at2=
×0.5×1=0.25m;
由牛顿第二定律可得:
F=ma+mg=1000×(10+0.5)=10500N;
W=Fx=10500×0.25J=2625J;
故选:B.
物体A和B叠放在光滑水平面上mA=1kg,mB=2kg,B上作用一个3N的水平拉力后,A和B一起前进了4m,如图所示.在这个过程中B对A做的功等于______J.
正确答案
4
解析
解:先对整体根据牛顿第二定律得:
a==1m/s2,
对A,根据牛顿第二定律得;
F′=mAa=1kg×1m/s2=1N,
则W=F′s=1×4=4J
故答案为4.
某物体在水平拉力F1作用下开始沿水平面运动,经过时间t后,将拉力突然变为相反方向,同时改变大小为F2,又经过时间2t后恰好回到出发点,求:
(1)F1与F2之比为多少?
(2)F1与F2做功之比为多少?
(3)求t时刻与3t时刻的速率之比为多少?
正确答案
解:(1)物体从静止起受水平恒力F1 作用,做匀加速运动,经一段时间t后的速度为:V1=a1t=t
以后受恒力F2,做匀减速运动,加速度为:a2=,经2t时间后回到原处,整个时间内再联系物体的位移为零,由于有:
a1t2+v12t-
a24t2=0
解得:=
,
(2)由功的定义w=Fs,且位移大小相等,得:=
=
(3)v2=v1-a2×2t=t
所以v2:v1==-
即v1:v2速度大小比为:2:3
答:(1)F1与F2之比为
(2)F1与F2做功之比为
(3)求t时刻与3t时刻的速率之比为
解析
解:(1)物体从静止起受水平恒力F1 作用,做匀加速运动,经一段时间t后的速度为:V1=a1t=t
以后受恒力F2,做匀减速运动,加速度为:a2=,经2t时间后回到原处,整个时间内再联系物体的位移为零,由于有:
a1t2+v12t-
a24t2=0
解得:=
,
(2)由功的定义w=Fs,且位移大小相等,得:=
=
(3)v2=v1-a2×2t=t
所以v2:v1==-
即v1:v2速度大小比为:2:3
答:(1)F1与F2之比为
(2)F1与F2做功之比为
(3)求t时刻与3t时刻的速率之比为
如图所示,静止在水平桌面的纸带上有一质量为0.1kg的小铁块,它离纸带的右端距离为0.5m,铁块与纸带间动摩擦因数为0.2.现用力向左以3m/s2的加速度将纸带从铁块下抽出,(g=10m/s2)求:
(1)将纸带从铁块下抽出需要多长时间?
(2)将纸带从铁块下抽出过程纸带对铁块做多少功?
正确答案
解:(1)设纸带的加速度为a1,铁块的加速度为a2,则:
a2=…①
L=a1t2-
a2t2…②
①②式联立,代入数据得:t=1s
(2)铁块运动的位移:s=a2t2=
W=μmgs=0.2×0.1×10×1J=0.2J
答:(1)将纸带从铁块下抽出需要1s;
(2)纸带对铁块做的功是0.2J
解析
解:(1)设纸带的加速度为a1,铁块的加速度为a2,则:
a2=…①
L=a1t2-
a2t2…②
①②式联立,代入数据得:t=1s
(2)铁块运动的位移:s=a2t2=
W=μmgs=0.2×0.1×10×1J=0.2J
答:(1)将纸带从铁块下抽出需要1s;
(2)纸带对铁块做的功是0.2J
质量为1kg的物体,在空中由静止开始自由落下,经5s落地,以下说法中正确的是(g取10m/s2)( )
正确答案
解析
解:A、2s末速度为v=gt=20m/s,动能为,故A正确
B、第二秒内的位移为
重力做功为W=mgh=150J,故B错误;
C、第2s末重力做功的瞬时功率为P=mgv=200W,故C正确;
D、由ABC可知,D错误;
故选:AC
在距地面12m高处以12m/s的速度抛出一个质量为2kg的物体,物体落到地面时的速度是19m/s,那么人在抛物的过程中对物体做的功是______ J,物体下落过程中克服阻力做的功是______ J.
正确答案
144
23
解析
解:(1)由动能定理可知人抛物体对物体做的功等于物体获得的初动能
W=
(2)设克服阻力做的功为Wf,则由动能定理得:
解得:Wf==23J
故答案为:144;23.
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