- 机械能守恒定律
- 共29368题
如图,一长为L的轻杆OA中点固定一质量为m的小球,O端固定在光滑转轴上,一水平向右的拉力作用于杆的A端,使杆从竖直位置沿逆时针方向以角速度ω匀速转动60°的过程中拉力做的功是______,在图中位置时拉力的功率是______.
正确答案
根据动能定理研究匀速转动60°的过程
-mg•(-
)+WF=0
WF=mgL
先求拉力F的大小.根据力矩平衡,F•L•sin30•=mgsin60°,得F=
mg;
再求速度v=ω•L;
再求力与速度的夹角θ=60°,所以功率P=Fvcosθ=.
故答案为:mgL,
一质量为1kg的木块静止在光滑水平面上,将一个大小为4N的水平恒力作用在该木块上,试求:(g=10m/s2)
(1)恒力作用5s内,恒力所做的功;
(2)恒力作用第5s末,恒力的功率。
正确答案
(1) (2)
(1)由Ft=mv可求出5s末物体速度为20m/s,由动能定理可知力F做功为=200J(2)瞬时功率P=Fv=80W
由于对生态环境的破坏,地表土裸露,大片土地沙漠化,加上春季干旱少雨,所以近年来我国北方地区3,4月份扬尘天气明显增多.由于南下的冷空气所带来的大风,席卷了我国从新疆到沿海的北方大部分地区,出现罕见的沙尘暴天气.据环保部门测定,在北京地区沙尘暴严重时,最大风速达到12m/s,同时大量的微粒在空中悬浮.
根据光的散射知识我们知道,从太阳发出的白光在空中经微粒散射后射向地面,在地面上的人看天空时,看到的是散射光.如果空中的微粒直径比光的波长小得多,散射光的强度跟光的波长的四次方成反比.在白天雨过天晴后,由于空中的微粒很小,太阳发出的可见光中蓝、紫光的波长最短,被散射得最明显,所以看到的天空呈蓝色.当空中悬浮的微粒直径d与入射光的波长λ之比d/λ>0.5时,不同色光的散射强度与波长关系不大,所以在空中悬浮微粒较大时,即使是在晴好的白天我们也很难看到蓝天.晴天的条件下发生沙尘暴时,我们不能看到蓝天,就是这个原因.
(1)若在晴朗的白天出现了沙尘天气,使得天空不再呈蔚蓝色,设可见光的平均波长为5.0×m,求沙尘天气时空中悬浮微粒的直径至少多大?
(2)沙尘暴使空气中的悬浮微粒的最高浓度达到5.8×,悬浮微粒的密度为2.0×
,其中悬浮微粒的直径小于
m的称为“可吸入颗粒物”,对人体的危害最大.北京地区出现上述沙尘暴时,设悬浮微粒中总质量的1/50为可吸入颗粒物,并认为所有可吸入颗粒物的平均直径为5.0×
,求1.0
的空气中所含可吸入颗粒物的数量是多少?(计算时把可吸入颗粒物视为球形,计算结果保留一位有效数字)
(3)没有沙尘暴时,风能是可以利用的清洁能源,利用风力发电机发电就是利用风能的有效途径.已知风力发电机将空气的动能转化为电能的效率为40%,空气的密度为1.3kg/,某风力发电机风车的有效受风面积为5.0
,此风力发电机在风速为10m/s时的输出电功率为多大?
正确答案
(1)2.5×m (2)9×
个 (3)1.3×
W
(1)因为d/λ>0.5,所以沙尘天气微粒的直径d的最小值为
d=0.5λ=2.5×m.
(2)沙尘天气时,1的空气中所含悬浮微粒的总体积为:
V=m/ρ=5.8×/2×
=2.9×
,
其中可吸入颗粒物的体积为:
=V/50=5.8×
,
1的空气中所含可吸入颗粒物的数量为:
N=/V=8.9×
个,
所以1.0的空气中所含可吸入颗粒物的数量约是9×
个.
(3)1s内吹到风车上的空气的体积为V=Sv,这些空气所具有的动能为
,
风力发电机在风速为10m/s时的输出电功率为:
P=η=η·
=1.3×
W.
放在地面上的木块与一劲度系数的轻弹簧相连。现用手水平拉弹簧,拉力的作用点移动
时,木块开始运动,继续拉弹簧,木块缓慢移动了
的位移,求上述过程中拉力所做的功。
正确答案
20J
由题意作出图象如图3所示,在木块运动之前,弹簧弹力随弹簧伸长量的变化是线性关系,木块缓慢移动时弹簧弹力不变,图线与横轴所围梯形面积即为拉力所做的功。即
一个人由高H=20m的高台上将质量为m=0.5kg的小球以v0=16m/s的初速度竖直向上抛出,则人对小球所做的功为______J;小球落地时速度大小为24m/s,整个过程中小球克服空气阻力做功为______J.(g取10m/s2)
正确答案
根据动能定理得,W=mv02=
×0.5×162J=64J.
对全过程运用动能定理得,mgH-Wf=mv2-
mv02,代入数据得,Wf=20J.
故答案为:64J; 20J.
(10分) 21世纪,对战场信息的掌控程度主导着战争的成败,集侦察、情报传输和火力打击于一身的无人机已成为信息化战场的“新宠”.在第八届珠海航展上,中国最先进的无人机隆重登场,首次展现了中国的无人作战体系.某无人机竖直向上飞行时,最大速度为v1;竖直向下飞行时,最大速度为v2.已知无人机的最大牵引力的大小恒定,无人机所受到的空气阻力大小与飞行的速率成正比,方向与飞行方向相反.求无人机水平飞行的最大速度.
正确答案
无人机竖直向上飞行时 (3分)
无人机竖直向下飞行时 (3分)
无人机水平飞行时 (3分)
所以 (1分)
本题考查利于运动的关系,无人机向上飞行时牵引力等于重力与阻力的合力,竖直向下飞行时,所受阻力向上,水平飞行时牵引力斜向上,等于重力与阻力的合力,列式求解
两块相同的材料的物块A和B放在光滑水平面上,在水平力F的作用下一同前进,如图所示,其质量之比.在运动过程中,力F一共对物体做功300J,则A对B的弹力做功为 J.
正确答案
200
根据动能定理可得,,对B有:
,可得A对B的弹力做功为200J,故答案为:200
(8分)如图所示,一个质量m=2kg的物体,受到水平拉力F=20N由静止开始向右运动,物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5。(取 g=10m/s2)
求:(1)拉力F在2s内对物体所做的功;
(2)在2s内拉力对物体做功的平均功率.
正确答案
解:(1)F-μmg=ma (2分)
a=5m/s2 (1分)
L=at2/2=10m (1分)
W=FL=200J (1分)
(2)P="W/t=100" W (3分)
试题分析:由功的定义式W=FLcosα ,有力没有位移,需先根据物体的运动规律求位移,物体在恒力作用下,有恒定的加速度,物体做匀加速直线运动,由匀加速直线运动规律求位移。
有一架天平和一把卷尺,用实验方法来估测子弹从玩具枪中射出时枪对子弹做的功,写出要测量的物理量_________,枪对子弹做功的表达式W=_________
正确答案
质量m,水平枪口离地面的高的h,子弹的水平射程s;
略
一质量5kg的物体做自由落体运动,在下落过程中第2s内,重力对该物体做的功为______J;在第3s末和第4s末,重力做功的功率之比为______.
正确答案
第2s内的位移h=h2-h1=×10×4-
×10×1m=15m
则W=mgh=5×10×15J=750J.
根据v=gt得,开始下落3s末、4s末的速度之比为3:4,由P=mgv知重力的功率之比为3:4.
故答案为:750,3:4.
质量为2×103 kg的汽车,发动机的输出功率为3.0×104 W,在水平路面上行驶能达到的最大速度为15 m/s,则当汽车的速度为10 m/s时的加速度是____________m/s2.
正确答案
0.5
汽车以最大速度行驶时的牵引力等于阻力:F′=F= N=2×103 N.
当汽车以10 m/s的速度行驶时的牵引力:F1= N=3×103 N
汽车的加速度a= m/s2="0.5" m/s2.
当汽车沿水平直路以60km/h的速率匀速运动时,发动机的输出功率为P1,若汽车所受阻力与速度的平方成反比,则当汽车以90km/h的速率匀速运动时,发动机的输出功率P2=_____P1.
正确答案
根据题意,,则
,有
,
如图所示,起重机的钢绳上挂着货物,当起重机竖直向上吊起货物时,钢绳的拉力_________,货物的重力_________;当起重机沿水平方向移动重物时,钢绳的拉力_________,货物的重力_________.(填“做正功”“做负功”或“不做功”)
正确答案
做正功 做负功 不做功 不做功
当起重机竖直向上吊起货物时,钢绳的拉力做正功,货物的重力做负功;当起重机沿水平方向移动重物时,钢绳的拉力和货物的重力都和位移方向垂直,故它们都不做功.
一汽车质量是3.0 t,从静止开始沿一条水平公路行驶,行驶过程中牵引力的功率及所受的阻力保持不变,已知牵引力的功率是90kw,行驶时的最大速度是25m/s。
(1)它运动过程中受到的阻力多大?
(2)如果它受到的阻力跟重力成正比,这辆汽车在装上2.0t货物,牵引力功率保持不变的情况下,它在这条公路上运动1h最多走多少km?
正确答案
(1)3600N (2)54km
(1)f=P/v=90000/25N=3600N
(2)f'=f·5/3=6000N
v'=P/f'=15m/s
s=v'·t=54km
一个质量m=2kg的物体放在水平地面上,受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力F=10N,在水平地面上移动的距离s=2m,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.3。(,
,
)求:
(1)拉力F对物体所做的功。
(2)摩擦力f对物体所做的功。
(3)外力对物体所做的总功。
正确答案
(1)(2)—8.4焦(3)7.6焦
试题分析:(1)拉力F对物体所做的功
2)摩擦力f对物体所做的功。
(3)外力对物体所做的总功:
点评:注意第二问中摩擦力做负功,负号不能丢掉
扫码查看完整答案与解析