- 机械能守恒定律
- 共29368题
在一次物理探究活动中同学们用如图甲所示的装置来测定一微型电动机在稳定状态下的输出功率。实验器材：微型电动机带有两个固定铁夹的铁架台，电磁打点计时器，低压交流电源，垂锤，细线，米尺，纸带，复写纸，天平等。实验步骤如下：
①如图所示，将微型电动机和电磁打点计时器固定在铁架台上，并与电源连接。把一根细线固定在电动机的转轮上，细线下端连接在重锤上端，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在重锤上。
②接通打点计时器的电源，计时器开始打点，同时启动微型电动机带动重锤上升。
③经过一段时间，关闭打点计时器和微型电动机，取下纸带，进行测量。
④用天平测出重锤的质量。
已知交流电源周期T=0.02s，当地的重力加速度g=9.80m/s2，某次实验测得重锤的质量为0.40kg，得到纸带的一段如图乙所示。试回答下列问题：
（1）由纸带上打下的点，可以判断重锤做 运动。
（2）由已知量和测得量求得微型电动机的输出功率P= 。（计算结果保留3位有效数字）
（3）你认为微型电动机的实际输出功率 （填“大于”或“等于”或“小于”）计算值。原因是 。
正确答案
：（1）因为各点之间的间距相等，故做的是匀速直线运动．
（2）因匀速直线运动，电动机的动力F=mg=4N，6个间距为L=5.40cm=0.0540m，历时t=6T=6×0.02=0.12s，因此其速度大小为：
v=
（3）由于物块上升过程中不可避免的要克服阻力做功，即电动机要克服重力和阻力做功，因此实际电动机输出功率要大于所求功率．
如图所示，劈a放在光滑的水平面上，斜面光滑，把b物体放在斜面的顶端由静止开始滑下，则在下滑过程中，a对b的弹力对b做的功为W1，b对a的弹力对a做的功为W2，下列关系中正确的是( )
正确答案
D
试题分析：由题意可知，劈a水平向右运动，物体b对a的弹力垂直于斜面，与a的运动方向成锐角，所以b对a做正功，同理，可知，a对b做负功，故只有选项D正确；也可以从系统机械能守恒进行分析，a 的动能增加，故弹力对其做正功，系统机械能守恒，所以弹力对b做负功，故只有D正确。
（12分）一辆质量为4t的载重汽车，在平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶，汽车受到的阻力为车重的0.069倍。（g=10N/kg）求：
⑴汽车匀速行驶的功率？
⑵若汽车发动机的效率为30％，它匀速行驶100km消耗多少千克汽油？（汽油的热值为4.6×107J/kg）
⑶汽车有四个轮子，每个轮子与地面的接触面积约为250cm2，汽车对地面的压强多大？
正确答案
（1）6.9×104 W（2）200kg（3）4×105 Pa
（1）G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104 N ………………（2分）
F=0.069G=0.069×4×104 N =2760N ………………（2分）
P=
（2）W=FS=0.069×4×104 N×106m=2.76×109 J ……（2分）
由Q放×30%=W可得
mq×30%=W
m=
（3）p=
本题考查功率的计算；重力的计算；压强的大小及其计算；燃料的热值，（1）已知汽车的速度，易求得汽车的牵引力，则汽车的功率可由P=Fv求出．
（2）热机的输出功为有效利用部分，燃料燃烧产生的内能为总功，两者的比值即为热机的机械效率，通过列式变形即可求出需要多少燃料．
（3）水平地面上，静止的物体对地面的压力等于其重力，而受力面积为四个轮子的触地面积和，根据压强定义式求解即可
点评：对于这类综合题目，要快速联想选择相对应的公式进行求解
一个放在水平面上的物体质量为2.0kg，在沿水平方向的拉力作用下运动，其运动速度随时间变化的图象如图所示．已知地面与物体之间的动摩擦因数为0.2．则在0～4.0s的时间内，拉力对物体所做的功为______J，在第4s末拉力对物体做功的瞬时功率为______W．（g取10m/s2）
正确答案
（1）由图可知：a=1m/s2 x=8m
由牛顿第二定律：F-f=ma 得
F=f+ma=μmg+ma=（0.2×2×10+2×1）N=6N
则WF=F•x=6×8J=48J
（2）由功率公式：p=F•v
得p=24W
故答案为：48，24．
质量m="1" t的小汽车，以额定功率行驶在平直公路上的最大速度是vm1="12" m/s，开上每前进20 m升高1 m的山坡时最大速度是vm2="8" m/s．如果这两种情况中车所受到的摩擦力相等，求：
（1）摩擦阻力．
（2）汽车发动机的功率．
3）车沿原山坡下行时的最大速度vm3．（g取10 m/s2）
正确答案
（1）f=1000N（2）
解：(1)设摩擦力为f，重力沿斜面向下分力为F1，则：
f=1000N
(2)
（3）
（14分）如图所示，匀强电场中有a、b、c三点，ab＝5cm，bc＝12cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60º角，一个电荷量为q＝4×10─8C的正电荷从a移到b，电场力做功为W1＝1.2×10─7J，求：
（1）匀强电场的场强E；
（2）电荷从b移到c，电场力做的功W2；
（3）a、c两点的电势差Uac。
正确答案
（1）60V/m （2）1.44×10─7J （3）6.6V
试题分析：（1）设ab间距为d1，则有：W1＝qEd1
解得：
设bc两点沿场强方向的距离为d2，则有：
（3）电荷从a移到c电场力做功为：W＝W1＋W2＝qUac
所以：
（1）4s末物体速度的大小；
（2）在图丙的坐标系中画出物体在8s内的v – t 图象；（要求计算出相应数值） （3）在8s内水平力F所做的功。
正确答案
(1)
(2)
(3)
（1）（6分）物体受到水平力F和摩擦力
由静止开始向右做匀加速直线运动，
设加速度为
（2）（6分）由图知，在4—85s内，物体受到水平力F的大小不变，
方向改变，设加速度为
由图知，5—8s内物体只受摩擦力
在t=7.5s时物体停止运动，
物体运动的v-t图像如图所示 （2分）
（3）（4分）由v-t图可知（或计算得出）
0—4s内
4—5s内
水平力F做功
得
为体现2008年北京奥运会“绿色奥运”的理念，北京奥组委决定在各比赛场馆使用新型节能环保电动车。在检测某款电动车性能的实验中，让电动车由静止开始沿平直公路行驶，利用传感器测得不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，绘出的
正确答案
BCD
由图象可知，AB段电动车的牵引力F不变，又电动车行驶中所受的阻力恒定，
如图所示是一个物体的运动轨迹。下面关于该物体的说法中正确的是（ ）
正确答案
AC
仔细分析图象，在y轴上取相等的间隔，例如取y=3、6、9、…，相应地x=1、4、9、…说明该物体的运动规律与平抛物体的运动类似，只是它沿y方向做匀速运动，沿x方向做初速为零的匀加速运动，因此受到的合外力是恒力，方向沿x正向。由于相等时间内在力的方向上（x方向上）位移不相等，所以合力做的功不相等。
一个人从4m 深的水井中匀速提50N 的水桶到地面， 在水平道路上又匀速行走了12 m 后，又匀速走下6m深的地下室，则整个过程中此人用来提水桶的力所做的功为____J ．
正确答案
-100
在如图所示的匀强电场中，一个电荷量Q=+2.0×10-8C的点电荷所受电场力F=4.0×10-4N．沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离s=0.10m．求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小；
（2）该点电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功W．
正确答案
（1）电荷Q在匀强电场中受到的电场力F=QE，则有E=
（2）电场力所做的功为W=Fs=4.0×10-4×0.10 J=4.0×10-5 J
答：
（1）匀强电场的电场强度E的大小为2×104N/C；
（2）该点电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功W为4.0×10-5 J．
用50N的力拉一个质量为10kg的物体在水平地面上前进，拉力与水平方向夹37°角斜向上．若物体前进了10m，拉力F做的功W1=______，重力G做的功W2=______．如果物体所受的阻力为其重力的0.1倍，则物体克服阻力做功W3=______，总功W=______．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）
正确答案
拉力的大小王为50N，与水平方向夹37°角斜向上，
所以拉力的功为W=FLcosθ=50×10×cos37°=50×10×0.8J=400J，
物体在水平面上运动，在竖直方向上不运动，所以重力的功为零，
阻力为其重力的0.1倍，所以物体克服阻力做的功为0.1mgL=0.1×100×10J=100J，
总功为400J-100J=300J．
故答案为：400，100，300．
两个互相垂直的力
正确答案
7
如图所示，质量为m=4kg的物体静止在水平面上，在外力F=25N作用下开始运动，已知F与水平方向夹角θ=37˚，物体位移为5m时，物体的速度变为5 m/s 。求：（取g=10m/s2）(sin370="0.6" , cos370=0.8)
(1) 此过程中，物体克服摩擦力所做的功；
(2) 物体与水平面间的动摩擦因数μ
正确答案
50J 0.4
试题分析：（1）在竖直方向
点评：本题难度较小，首先分力受力，不能直接求摩擦力，应根据加速度利用牛顿第二定律求解
质量m=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
(1)54J (2)18W (3)
根据牛顿第二定律得
所以在3s内物体做功为
力F在3s内对物体所做的功的平均功率
3s末的瞬时功率为
本题考查的是功和功率，一定要分清瞬时功率和平均功率
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