- 机械能守恒定律
- 共29368题
如图所示是做匀变速直线运动的质点在0~6s内的位移-时间图线.若t=1s时,图线所对应的切线斜率为4(单位:m/s).则( )
正确答案
解析
解:A、t=1s时,线所对应的切线斜率为4,则v1=4m/s,图象对称分布,3s末位移最大,所以3s末速度为零,物体做匀减速直线运动,加速度a=,初速度v0=v1-at1=4+2=6m/s,所以t=1s时,质点的位移x=
,故A错误;
B、物体做匀减速直线运动,t=1s和t=5s时,质点加速度的方向相同,故B错误
C、根据对称性可知,t=1s和t=5s时图象的斜率的绝对值相等,则质点的速率相等,故C正确;
D、5s末的速度v5=v0+at5=6-2×5=-4m/s,
因为4m/s<6m/s,所以前5s物体动能减小,所以合外力对质点做负功,故D错误.
故选:C
如图所示,在光滑的水平面上,质量m=3kg的物体在F=6N的水平拉力作用下,从静止开始运动,运动时间t=5s,求:
(1)5s内物体所走过的位移大小;
(2)5s内水平拉力F对物体所做的功;
(3)5s内水平拉力F对物体所做的功的平均功率.
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律可得a=
5s内位移为x=
(2)5s内拉力做功为W=Fx=6×25J=150J
(3)5s内拉力的平均功率为P=
答:(1)5s内物体所走过的位移大小25m;
(2)5s内水平拉力F对物体所做的功150J;
(3)5s内水平拉力F对物体所做的功的平均功率30W
解析
解:(1)由牛顿第二定律可得a=
5s内位移为x=
(2)5s内拉力做功为W=Fx=6×25J=150J
(3)5s内拉力的平均功率为P=
答:(1)5s内物体所走过的位移大小25m;
(2)5s内水平拉力F对物体所做的功150J;
(3)5s内水平拉力F对物体所做的功的平均功率30W
一粗细均匀的铁杆AB长为L,横截面积为S,将杆的全长分为n段,竖直插入水中,水的密度为ρ,则第n段铁杆浸入水下的过程中克服水的浮力做的功是多少?
正确答案
解:浮力F=ρgSh∝h,故第n段铁杆浸入水下的过程中,平均浮力为:
=
;
故浮力的功为:
W==
答:第n段铁杆浸入水下的过程中克服水的浮力做的功是.
解析
解:浮力F=ρgSh∝h,故第n段铁杆浸入水下的过程中,平均浮力为:
=
;
故浮力的功为:
W==
答:第n段铁杆浸入水下的过程中克服水的浮力做的功是.
一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提高1m,这时物体的速度是2m/s,求:
(1)物体克服重力做功;
(2)合外力对物体做功;
(3)手对物体做功.
正确答案
解:(1)克服重力做功为:W=mgh=1×10×1J=10J
(2)合外力对物体做功为:W=
(3)根据动能定理得:W-mgh=mv2-0,
解得手对物体做功为:W=mgh+mv2=1×10×1+
×1×22J=12J
答:(1)物体克服重力做功10J;
(2)合外力对物体做功2J;
(3)手对物体做功12J
解析
解:(1)克服重力做功为:W=mgh=1×10×1J=10J
(2)合外力对物体做功为:W=
(3)根据动能定理得:W-mgh=mv2-0,
解得手对物体做功为:W=mgh+mv2=1×10×1+
×1×22J=12J
答:(1)物体克服重力做功10J;
(2)合外力对物体做功2J;
(3)手对物体做功12J
两物体质量不同,与水平面之间的动摩擦因数相同,以相同的初动能在水平面上滑行直到停止的过程中( )
正确答案
解析
解: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B正确;
故选:B.
如图所示,小物块甲从竖直固定的
光滑圆弧轨道顶端由静止滑下,轨道半径为R,圆弧底端切线水平.小物块乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下.下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据动能定理得,mgR=mv2,知两物块达到底端的动能相等,速度大小相等,但是速度的方向不同.质量大小关系不确定,故动能大小无法确定故A错误C错误.
B、两物块运动到底端的过程中,下落的高度相同,但质量大小不确定,则重力做功大小不确定.故B错误.
D、两物块到达底端的速度大小相等,甲重力与速度方向垂直,瞬时功率为零,则乙重力做功的瞬时功率大于甲重力做功的瞬时功率.故D正确.
故选:D.
如图所示,力F大小相等,A、B、C、D 物体运动的位移s也相同,其中A、C图接触面光滑,B、D图接触面粗糙,哪种情况F做功最小( )
正确答案
解析
解:A选项中,拉力做功为:W=FS
B选项中,拉力做功为:
C选项中,拉力做功为:
D选项中,拉力做功为:
故D图中拉力F做功最少;
故选:D.
质量为m的飞机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升,若飞机在此过程中水平速度保持不变,同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合力提供,不含重力).今测得当飞机在水平方向的位移为l时,它的上升高度为h,如图所示,求:
(1)飞机受到的升力大小;
(2)从起飞到上升至h高度的过程中升力所做的功.
正确答案
解:(1)飞机水平方向分运动的分速度不变,是匀速运动,故有:
l=v0t…①
y方向分运动加速度恒定,是匀加速运动,故有:
h=at2…②
由①②两式消去t,即得:
a=…③
由牛顿第二定律有:
F-mg=ma…④
由③④两式解得:
F=mg+ma=mg(1+)
(2)由恒力做功的表达式,可知升力做功为:
W=Fh=mgh(1+)
答:(1)飞机受到的升力大小为mg(1+);
(2)从起飞到上升至h高度的过程中升力所做的功为mgh(1+).
解析
解:(1)飞机水平方向分运动的分速度不变,是匀速运动,故有:
l=v0t…①
y方向分运动加速度恒定,是匀加速运动,故有:
h=at2…②
由①②两式消去t,即得:
a=…③
由牛顿第二定律有:
F-mg=ma…④
由③④两式解得:
F=mg+ma=mg(1+)
(2)由恒力做功的表达式,可知升力做功为:
W=Fh=mgh(1+)
答:(1)飞机受到的升力大小为mg(1+);
(2)从起飞到上升至h高度的过程中升力所做的功为mgh(1+).
以20m∕s的初速度竖直上抛一物体,质量为0.5kg,空气阻力恒定,小球上升的最大高度为18m,取g=10m/s2.求:
(1)上升过程中克服空气阻力对小球做的功.
(2)小球落回抛出点时的速度大小.
正确答案
解:(1)上升过程中设克服空气阻力做的功为wf,根据动能定理有:
-mgh-wf=0-mv02
解得:wf=10J
(2)设小球落回抛出点时的速度为vt.根据动能定理则:
mgh-wf=mvt2-0
得:vt=8m/s
答:(1)上升过程中克服空气阻力对小球做的功10J.
(2)小球落回抛出点时的速度大小8m/s.
解析
解:(1)上升过程中设克服空气阻力做的功为wf,根据动能定理有:
-mgh-wf=0-mv02
解得:wf=10J
(2)设小球落回抛出点时的速度为vt.根据动能定理则:
mgh-wf=mvt2-0
得:vt=8m/s
答:(1)上升过程中克服空气阻力对小球做的功10J.
(2)小球落回抛出点时的速度大小8m/s.
如图所示,力F大小相等,物体沿水平面运动的位移s相同.下列情况中F做功最少的是( )
正确答案
解析
解:A选项中,拉力做功为:W=Fs;
B选项中,拉力做功为:W=FScos30°=Fs;
C选项中,拉力做功为:W=FScos30°=Fs;
D选项中,拉力做功为:W=FScos60°=Fs;
故D图中拉力F做功最小,
故选:D.
如图所示,小芳用与水平方向成θ角的恒定拉力F拉动雪橇,使雪橇沿水平方向做直线运动.当雪橇运动的位移大小为x时,拉力做的功为( )
正确答案
解析
解:F为恒力,雪橇运动的位移大小为x,θ为力F与位移x的夹角,故拉力F做的功为:
W=Fxcosθ;
故选:C.
用100N的力将质量为0.5kg的球以8m/s的初速度沿水平面踢出20m远,则人对物体做的功为( )
正确答案
解析
解:人跟物体作用的过程中只有人对物体的力做功,根据动能定理得:
W==
=16J
故选A
如图,半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内.可当做质点的小球A、B质量分别为m、3m,A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑,与静止于轨道最低点的B球相撞,第一次碰撞后A、B球能达到的最大高度相同,碰撞中无机械能损失.重力加速度为g.试求:
①第一次碰撞后A、B两球的速度.
②第一次碰撞后A、B两球达到的最大高度.
正确答案
解:A下落过程中,根据机械能守恒得:
…①
AB碰后机械能守恒且最大高度相同,说明AB碰后速度大小相同,设AB碰后速度大小均为v,则有:
mv1=-mv+3mv…②
解得:…③
碰后AB上升高度相同,则对A列动能定理得:…④
解得:…⑤
答答:①第一次碰撞后A、B两球的速度均为
②第一次碰撞后A、B两球达到的最大高度为.
解析
解:A下落过程中,根据机械能守恒得:
…①
AB碰后机械能守恒且最大高度相同,说明AB碰后速度大小相同,设AB碰后速度大小均为v,则有:
mv1=-mv+3mv…②
解得:…③
碰后AB上升高度相同,则对A列动能定理得:…④
解得:…⑤
答答:①第一次碰撞后A、B两球的速度均为
②第一次碰撞后A、B两球达到的最大高度为.
如图a、b所示,是一辆质量为6×103kg的公共汽车在t=0和t=3s末两个时刻的两张照片.当t=0时,汽车刚启动,在这段时间内汽车的运动可看成匀加速直线运动.图c是车内横杆上悬挂的拉手环经放大后的图象,θ=370,根据题中提供的信息,不能估算出的物理量有( )
正确答案
解析
解:根据c图对手环进行受力分析,受重力和绳的拉力,合力水平向右,F合=mgtanθ,根据牛顿第二定律可以知道手环的加速度a=
=gtanθ=7.5m/s2,
故汽车的加速度也是7.5m/s2.
由a、b两图可知汽车的长度就是3s内的位移,L=at2=
×7.5×9m=33.75m,汽车的长度可以算出,故A正确;
第3s末汽车的速度v=at=22.5m/s,可以算出,故B正确;
合外力对物体所做的功可以根据动能定理去解,W合=mv2-0=1.52×106J,故C正确.
第3s末汽车牵引力的功率p=Fv,已知3s末的瞬时速速,如果再知道牵引力就可以算汽车瞬时功率了,根据牛顿第二定律可以算出汽车的合外力,但是不知道汽车所受的阻力,就不能算出牵引力,所以不能算出3s末的瞬时功率,故D错误;
本题选不能估算的,故选D.
如图,用力F拉一质量为m的物体,沿水平面匀速前进x距离,已知F与水平方向的夹角为θ,物体和地面间的动摩擦因数为μ,则在这段距离内F做功为( )
正确答案
解析
解:对物体进行受力分析,并对拉力F进行分解如右图所示:
根据物体在竖直方向的平衡条件可知:
F2+FN=G
又F2=Fsinθ
得,FN=mg-Fsinθ
再根据滑动摩擦力公式f=μFN
解得:f=μ(mg-Fsinθ)
又因为物体做匀速运动,所以F1=Fcosθ=f
所以,由Fcosθ=μ(mg-Fsinθ)
解得,
根据功的公式,拉力F 对物体所做的功为:
WF=Fxcosθ,所以A正确;
拉力做功和摩擦力做功大小相等,等于fx=μ(mg-Fsinθ)x,所以B正确;
则有,,所以C正确;
故选:ABC
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