- 功的计算
- 共999题
如图甲所示,一质量m=2.5kg的物块在粗糙的水平地面上向右运动,当速度v0=20m/s时,施加一水平外力F,外力F随时间t的变化关系如图乙所示.外力F作用3s后撤去,规定水平向右为正方向,已知物块与地面间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)撤去外力F时物块的速度大小;
(2)外力F作用3s时间内物块滑行的位移和外力F对物块所做的功.
正确答案
解:(1)在0-1s内产生的加速度大小为:F1+μmg=ma1
在1-2s内产生的加速度大小为:F2-μmg=ma2
1s末的速度为:v1=v0-a1t
2s末的速度为:v2=v1+a2t
3s末的速度为:v3=v2-a1t
联立解得:v3=6m/s
(2)在0-1s内的位移为:
在1-2s内的位移为:
在2-3s内的位移为:
通过的总位移为:x=x1+x2+x3=39m
外力F做的总功W=(-F1x1)+F2x2+(-F1x3)
联立解得:W=-65J.
答:(1)撤去外力F时物块的速度大小6m/s;
(2)外力F作用3s时间内物块滑行的位移和外力F对物块所做的功-65J.
解析
解:(1)在0-1s内产生的加速度大小为:F1+μmg=ma1
在1-2s内产生的加速度大小为:F2-μmg=ma2
1s末的速度为:v1=v0-a1t
2s末的速度为:v2=v1+a2t
3s末的速度为:v3=v2-a1t
联立解得:v3=6m/s
(2)在0-1s内的位移为:
在1-2s内的位移为:
在2-3s内的位移为:
通过的总位移为:x=x1+x2+x3=39m
外力F做的总功W=(-F1x1)+F2x2+(-F1x3)
联立解得:W=-65J.
答:(1)撤去外力F时物块的速度大小6m/s;
(2)外力F作用3s时间内物块滑行的位移和外力F对物块所做的功-65J.
如图所示,用力拉一质量为m的物体.使它沿水平方向匀速移动距离s,若物体和地面间的动摩擦因数为μ,则此力对物体做的功为( )
正确答案
解析
解:对物体受力分析知,竖直方向受力平衡 mg=Fsinα+FN,
摩擦力的大小 f=μFN=μ(mg-Fsinα),
由于物体匀速运动,物体动能不变,
由动能定理得,Fscosα-fs=0,
解得F=
由功的定义式可得,F的功为 W=Fscosα=
故选D
如图所示,在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道,半径OA水平、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时对轨道压力为
.已知AP=2R,重力加速度为g,则小球从P到B的运动过程中( )
正确答案
解析
解:小球沿轨道到达最高点B时对轨道压力为,小球受重力和支持力,合力为
,向下,根据牛顿第二定律,有:
解得:
v=
A、重力做功与路径无关,只与初末位置有关,故P到B过程,重力做功为WG=mgR,故A错误;
B、从P到B过程,合外力做功等于动能增加量,故为:,故B正确;
C、从P到B过程,克服摩擦力做功等于机械能减小量,故为:mgR-,故C错误;
D、机械能减少量为:mgR-,故D错误;
故选:B.
如图,定滑轮至滑块的高度为h,已知细绳的位力为F (恒定),滑块沿水平面由A点前进至B点,滑块在初、末位置时细绳与水平方向夹角分别为α和β,求滑块由A点运动到B点过程中,绳的拉力对滑块所做的功.
正确答案
解:根据几何知识可知,绳端点的位移大小为:
x=-
绳的拉力F对物体做的功为:
W=Fx=Fh().
答:绳的拉力F对物体做的功是Fh().
解析
解:根据几何知识可知,绳端点的位移大小为:
x=-
绳的拉力F对物体做的功为:
W=Fx=Fh().
答:绳的拉力F对物体做的功是Fh().
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做功最大( )
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A图中拉力F做功最大;
故选:A.
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