- 功的计算
- 共999题
一传送带装置由电机带动,示意图如图所示,其中传送带AB区域是水平的,BC的倾角θ=37°,B处有一很小段圆弧形过渡(圆弧形长度不计,图中未画出),AB长度为L1=4m,BC长度为L2=25m.现将一个质量m=1.0kg的工件(可视为质点)无初速轻放在传送带A端,工件与传送带间动摩擦因素为μ=0.8.设传送带运行的速率v=8.4m/s始终保持不变,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
求:
(1)工件到达B端时的速度大小;
(2)工件从A端运动到C端所经历的时间;
(3)工件从A端传送到C端的过程中,与不传送工件相比,电机要多做多少功?(传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦).
正确答案
解:(1)工件在水平做匀加速运动的加速度为a1==μg=8m/s2.
设工件在水平传送带一直做匀加速运动到B点,到达B点的速度为aB,
则有vB2=2a1L1
得到vB=8m/s
(2)因为vB=8m/s<8.4m/s,说明工件在水平传送带一直做匀加速运动,
运动时间为t1==1s
工件滑上BC区域过程,开始阶段工件受到沿斜面向上的滑动摩擦力,做匀加速运动,设经过时间t2工件速度与传送带速度相同.
此过程加速度大小为a2==g(μcos37°-sin37°)
代入解得a2=0.4m/s2
由v=vB+a2t2,得t2=
代入解得t2=1s
工件在BC区域匀加速运动通过的位移大小为x1==8.2m,此后工件随传送带一起匀速上升,
到达C端时的速度大小为v=8.4m/s,
匀速运动的时间为t3==
=2s.
所以工件从A端运动到C端所经历的时间为t=t1+t2+t3=4s;
(3)工件在AB区域运动时与传送带的相对位移大小为△x1=vt1-L1=8.4m-4m=4.4m,此过程摩擦生热为
Q1=μmg△x1=8×4.4J=35.2J
工件在BC区域运动时与传送带的相对位移大小为△x2=vt2-x1=8.4m-8.2m=0.2m,此过程摩擦生热为
Q2=μmgcos37°△x2=8×0.8×0.2J=1.28J
所以工件从A端传送到C端的过程中,工件与传送带间克服摩擦总共生热为Q=Q1+Q2=36.48J.
工件的动能EK==35.28J
工件到达C端的势能EJ=mgh=150J
所以电机做功W=Q+EK+EJ=36.48+35.28+150=221.76J
答:(1)工件到达B端时的速度大小是8m/s;
(2)工件从A端运动到C端所经历的时间是4s;
(3)工件从A端传送到C端的过程中,电机做功为221.76J
解析
解:(1)工件在水平做匀加速运动的加速度为a1==μg=8m/s2.
设工件在水平传送带一直做匀加速运动到B点,到达B点的速度为aB,
则有vB2=2a1L1
得到vB=8m/s
(2)因为vB=8m/s<8.4m/s,说明工件在水平传送带一直做匀加速运动,
运动时间为t1==1s
工件滑上BC区域过程,开始阶段工件受到沿斜面向上的滑动摩擦力,做匀加速运动,设经过时间t2工件速度与传送带速度相同.
此过程加速度大小为a2==g(μcos37°-sin37°)
代入解得a2=0.4m/s2
由v=vB+a2t2,得t2=
代入解得t2=1s
工件在BC区域匀加速运动通过的位移大小为x1==8.2m,此后工件随传送带一起匀速上升,
到达C端时的速度大小为v=8.4m/s,
匀速运动的时间为t3==
=2s.
所以工件从A端运动到C端所经历的时间为t=t1+t2+t3=4s;
(3)工件在AB区域运动时与传送带的相对位移大小为△x1=vt1-L1=8.4m-4m=4.4m,此过程摩擦生热为
Q1=μmg△x1=8×4.4J=35.2J
工件在BC区域运动时与传送带的相对位移大小为△x2=vt2-x1=8.4m-8.2m=0.2m,此过程摩擦生热为
Q2=μmgcos37°△x2=8×0.8×0.2J=1.28J
所以工件从A端传送到C端的过程中,工件与传送带间克服摩擦总共生热为Q=Q1+Q2=36.48J.
工件的动能EK==35.28J
工件到达C端的势能EJ=mgh=150J
所以电机做功W=Q+EK+EJ=36.48+35.28+150=221.76J
答:(1)工件到达B端时的速度大小是8m/s;
(2)工件从A端运动到C端所经历的时间是4s;
(3)工件从A端传送到C端的过程中,电机做功为221.76J
用起重机把重量为2.0x104N的物体匀速地提高了5m,钢绳的拉力做了多少功?物体克服重力做了多少功?这些力做的总功是多少?
正确答案
解:物体匀速提升,由平衡条件:F=G=2.0×104N
钢绳的拉力做功:WF=Fh=2.0×104×5J=1.0×105J
重力做功:WG=-Gh=-2.0×104×5J=-1.0×105J
物体克服重力做功:W=-
这些力所做的总功是:W总=WF+WG=0
答:钢绳的拉力做了1.0×105J的功;重力做了1.0×105J的功;物体克服重力做功1.0×105J,
这些力所做的总功是0
解析
解:物体匀速提升,由平衡条件:F=G=2.0×104N
钢绳的拉力做功:WF=Fh=2.0×104×5J=1.0×105J
重力做功:WG=-Gh=-2.0×104×5J=-1.0×105J
物体克服重力做功:W=-
这些力所做的总功是:W总=WF+WG=0
答:钢绳的拉力做了1.0×105J的功;重力做了1.0×105J的功;物体克服重力做功1.0×105J,
这些力所做的总功是0
11月28日阿联酋迪拜成功获得了2020年世博会的举办权,人们在世界最高建筑哈利法塔(原名迪拜塔,高828m)上庆祝申办成功.假设塔内有一部电梯某次运送乘客的速度-时间图象如图所示,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、没有说明电梯是向下运动还是向上运动,故A错误;
B、在v-t图象中,与时间轴所围面积即为位移位移为x=,故B错误;
C、总位移为x=,故C错误;
D、根据动能定理可判断合外力对电梯做的功为零,故D正确;
故选:D
如图所示,一个人用与水平方向成60°角的力F=40N拉一木箱,在水平地面上沿直线匀速前进8m,则:
(1)拉力F对木箱所做的功为______
(2)外力对木箱所做的总功为______.
正确答案
160
0
解析
解:(1)拉力F对木箱所做的功W=Fxcosθ=40×8×=160J
(2)木箱匀速运动,合外力为零,则外力对木箱所做的总功为0.
故答案为:160;0
水平面上有一物体,受一水平方向的力的作用,由静止开始无摩擦地运动,经过路程S1,速度达到V,又经过路程S2,速度达到2V,则在S1和S2两段路程中该力所做功之比是( )
正确答案
解析
解:根据动能定理得,,
,可知W1:W2=1:3.故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
扫码查看完整答案与解析