- 机械能守恒定律
- 共29368题
汽车发动机的功率为60 kW,若其总质量为5 t,在水平路面上行驶时,所受阻力恒定为5.0×103N,试求:
(1)汽车所能达到的最大速度.
(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动,这一过程能维持多长时间.
正确答案
(1)12 m/s(2)16 s
(1)当汽车达最大速度时,其a=0,合外力为零,即P/vm=Ff,则最大速度为
vm=P/Ff=60×103/5×103 m/s="12" m/s
(2)由牛顿第二定律得
P/v-Ff=ma
即60×103/v-5.0×103=5.0×103×0.5
解得v="8" m/s
由v=at可得,这一过程维持的时间为
t="v/a=8/0.5=16" s
评分说明:其它解法只要合理均可给分
风力发电机把通过风轮的风的一部分动能转化为电能.设风轮直径为d,风能的利用率为η,空气密度为ρ.当风速为v时,该风力发电机的功率为多大?
正确答案
质量为1kg的物体从某一高度自由下落,设1s内物体未着地,则该物体下落1 s末重力做功的瞬时功率是 W,物体下落1 s内重力做功的平均功率是 W。(取g = 10m/s2)
正确答案
100 50
试题分析:由自由落体运动v=gt可知在1s末速度为10m/s,重力功率P=mgv=100W,平均功率为
点评:难度较小,公式P=Fv中v为瞬时速度时,功率为瞬时功率,v为平均速度时,P为平均功率
如图所示,木板质量为M,长度为L,小木块质量为m,水平地面光滑,一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接,小木块与木板间的动摩擦因数为?.开始时木块静止在木板左端,现用水平向右的力将m拉至右端,拉力至少做功为.
正确答案
µ mgL
分析:在水平向右的拉力作用下,小木块沿木板向右运动,在运动过程中拉力做功的最小值就是拉力等于摩擦力,使小木块在木板上做匀速运动.从而根据功的表达式可求出匀速运动时,拉力做的功.
解:开始时木块静止在木板左端,现用水平向右的力将m拉至右端,拉力做功最小值,即为小木块在木板上做匀速运动,所以由功的表达式可得:W=FL=2Ff=μmgL
故答案为:μmgL
福厦线动车组于2010年4月26日开行。设动车组在水平直线铁路上行驶,动车组的总质量M=2.5×105kg,总额定功率为Pc=1.35×l07 W,动车组在以最大速度行驶过程中所受阻力为f=1.5×105N。那么,动车组的最大行驶速度是 km/h。
正确答案
324
略
质量m=10kg的物体,在倾角θ=37º,长L=8.0m的斜面顶端由静止开始滑下,物体与斜面间摩擦系数为μ=0.625。(sin37º="0.6" cos37º="0.8" )求:
(1)物体滑到斜面底端的过程中重力所做的功。
(2)物体滑到斜面底端的过程中摩擦力做的功。
(3)物体到达底端时的重力的即时功率。
正确答案
(1)480J(2)-400J(3)240J
(1) --------- 3分
(2) -------- 3分
(3) ----------- 3分
如图所示,固定在竖直平面内的粗糙圆弧形轨道ABCD,半径为R,其A点与圆心等高,D点为轨道最高点,BD为竖直线,AC为水平线,AE为水平面.今使质量为m的小球自A点正上方
处由静止释放,从A点进入圆轨道运动,小球最终通过最高点D时对轨道的压力等于mg.求:
(1)小球通过D点后,落到A所在水平面上距A的距离?
(2)小球克服轨道摩擦力做的功?
正确答案
(1)小球在D点时
(3分)
小球从D到A所在水平面:
得 距A点
(4分)
(2)滑块初态到D过程,有
小球克服轨道摩擦力做的功 (5分)
略
在竖直面内有一光滑水平直轨道和一光滑半圆形轨道,二者在半圆的一个端点B相切,如图所示,半圆形轨道的另一端点为C,半径为R。在直轨道上距离B为x的A点,有一可看作质点的质量为m的小球处于静止状态。现用水平恒力将小球推到B处后撤去恒力,小球沿半圆轨道运动到C处后又落到水平面上。求:
(1)若小球正好落到出发点A处,在这种情况下:
①用x和给出的已知量来表达推力对小球所做的功;
②x取何值时,水平恒力做功最小?最小值为多少?
(2)在任意情况下,x取任意值,求小球在B处和C处对轨道的压力大小之差?
正确答案
(1)①
②x=2R时,
(2)6mg
(1)若正好落到出发点A处,则小球由C到A做平抛运动。
①设小球在C处的速度为vC,由运动学知识知:
在水平方向上有x=vCt (1分)
在竖直方向上有y=2R= (1分)
对小球从A到C由动能定理得 (1分)
联立解得:,
(1分)
②当WF有最小值时,小球恰能到达C处(设此时小球的速度为v0),有 (1分)
又小球仍能落到A处,由v02=vC2可得x=2R (2分)
则 (1分)
(2)当小球在B处时, (1分)
当小球在C处时, (1分)
小球从B到C由机械能守恒得 (1分)
由以上三式可得△F=FB-FC=6mg (1分)
质量=3 kg的物体,仅在水平拉力F=6 N的拉力作用下,在光滑的水平面上从静止开始运动,运动时间t=3 s ,求:
(1)物体在3 s内物体的位移;
(2)F在3 s内对物体所做的功的平均功率;
(3) 3 s末力F对物体所做的功的瞬时功率。
正确答案
(1)9M(2) 18W(3)36W
:(1),
(2)W=Fx=6×9J=54J
(3)v=at=2×3m/s=6m/s,P=Fv=6×6W=36W
如图,从运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中,若不计空气阻力,则运动员的重力势能先 (填“增大”或“减小”或“不变”),后 (填“增
大”或“减小”或“不变”)。运动员的机械能 (填“增大”或“减小”或“不变”)。
正确答案
增大 减小 不变
从运动员腾空跳起向上运动,运动员所处的高度逐渐升高,重力势能就增大;
到达最高点后,再向下落,这时运动员的重力势能随高度降低而减小,所以在整个过程中运动员的重力势能先增大,后减小.
不计空气阻力的条件下,物体没有因克服摩擦做功而消耗机械能,重力势能和动能在相互转化,所以机械能守恒.
故答案为:增大、减小、不变.
正确答案
1.65×104J
题中未明确F是恒力还是变力,故首先要判断清楚。若活塞和水面之间出现真空,则F是恒力。
从开始提升到活塞升至内外水面高度差为
m=10m
的过程中,活塞始终与管内的水接触。设活塞上升距离为h1,管外水面下降距离为h2,则
h0=h1+h2,
因水的体积不变,有 ,
由以上两式得 m=7.5m。
题给H=9m>h1,由此可知确实有活塞下面是真空的一段过程。活塞移动距离从0到h1的过程中,对于水和活塞这个整体,其机械能的增加量应等于除重力外其他力所做的功。因为始终无动能,所以机械能的增加量也就等于重力势能的增加量,即
。
其他力有管内、外的大气压力和拉力F,因为水不可压缩,所以管内、外大气压力做的总功为 p0π(R2-r2)h2-p0πr2 h1=0,
故外力做的功就只是拉力F做的功,由功能关系知
W1=
J≈1.18×104J。
活塞移动距离从h到H的过程中,水面不变,F是恒力,
F=πr2p0,
拉力F做功
W2=F(H-h)= πr2p0(H-h1) = π×0.1002×1.0×105×(9.00-7.5)J≈4.71×103J。
所以,拉力F所做的总功为
W=W1+W2=1.18×104J+4.71×103J≈1.65×104J。
质量=3kg的物体,在水平拉力F=6N的拉力作用下,在光滑的水平面上从静止开始运动,运动时间t=3s,求:(1)力F在3s内对物体所做的功 (2)力F在3s内对物体所做的功的平均功率 (3) 3s末力F对物体所做的功的瞬时功率
正确答案
54J 18W 36W
:(1)物体做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可得 a==2m/s2,
3s物体运动的位移是 x=at2=9m,力F在3s内对物体所做的功为 W=Fx=6×9J=54J.
(2)力F在3s内对物体所做的功的平均功率为="18W"
(3)3s末物体的速度为 v="at=6m/s" 所以3s末力F对物体所做的功的瞬时功率为,P=Fv=6×6W=36W
某人在离地10m阳台用10m/s的速度竖直上抛一个质量为1kg的柚子(不计空气阻力),试问:
(1)此人对柚子做的功;(3分)
(2)在离地什么高度时柚子的动能等于重力势能二分之一.(4分)
正确答案
(1)50J (2)10m
略
(1)拉力F在此过程中所做的功.
(2)物体运动到B点时的动能
正确答案
(1)64 J(2)32 J
(1)拉力F在此过程中所做的功
W = Fs = 64 J ……………………4分
(2)由动能定理,物体运动到B点时的动能
EkB= FS-μmgS ="32" J ……………… 4分
(用其它方法得出正确答案的同样给分)
已知质量为1kg的物体从高处自由下落, 2s内重力对物体做功的平均功率是________ , 2s末重力做功的瞬时功率是________ 。(g取l0m/s2)
正确答案
100W;200W
2s内下落的高度:
2s内重力对物体做功的平均功率:
2s末的末速度:
2s末重力做功的瞬时功率:
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