- 功的计算
- 共999题
质量为0.5kg的物体从高处自由落下,取g=10m/s2,空气阻力忽略.求:
(1)下落的头2s内重力对物体做的功是多少?
(2)这2s内重力做功的平均功率是多少?
(3)2s末重力对物体做功的瞬时功率是多少?
正确答案
解:(1)由h=gt2可得:h=
×10×4=20m;
重力所做的功为:W=mgh=5×20=100J;
(2)2s内重力做功的平均功率为:P==
=50W;
(3)2s末的速度为:v=gt=10×2=20m/s;
重力做功的瞬时功率为:P1=mgv=5×20=100W;
答:(1)下落的头2s内重力对物体做的功是100J;
(2)这2s内重力做功的平均功率是50W;
(3)2s末重力对物体做功的瞬时功率是100W.
解析
解:(1)由h=gt2可得:h=
×10×4=20m;
重力所做的功为:W=mgh=5×20=100J;
(2)2s内重力做功的平均功率为:P==
=50W;
(3)2s末的速度为:v=gt=10×2=20m/s;
重力做功的瞬时功率为:P1=mgv=5×20=100W;
答:(1)下落的头2s内重力对物体做的功是100J;
(2)这2s内重力做功的平均功率是50W;
(3)2s末重力对物体做功的瞬时功率是100W.
(2015秋•临沭县期末)如图所示,质量MA=2m的直杆A悬于离地面很高处,杆A上套有质量MB=m的小环B.将小环B由静止释放,环做加速度a=
g的匀加速运动.经过时间△t后,将杆A上方的细线剪断,杆A开始下落.杆A足够长,环B始终未脱离杆A,不计空气阻力,已知重力加速度为g,求:
(1)杆A刚下落时的加速度;
(2)在小环B下落的整个过程中,环B对杆A所做的功W;
(3)在小环B下落的整个过程中,环B相对杆A下滑的距离.
正确答案
解:(1)对小环B进行受力分析,由牛顿第二定律可得:MBg-f=MBa
解得f=
剪断绳后B的加速度不变仍为a=
对物体A,剪断的瞬间A受到重力和向下的摩擦力,则:MAg+f=MAa′
代入数据,解得杆A刚下落时的加速度;
(2)当A下落t时间时二者的速度相等,则:v=vA=vB,A、B相对静止无摩擦力作用
v=a(△t+t)=a′t
解得:t=2△t
A下落的高度:h′=
B对A做的功:W=fh′=
(3)B下落的高度:h=
解得h=
故在小环B下落的整个过程中,环B相对杆A下滑的距离
△h=h-h′=
答:(1)杆A刚下落时的加速度为;
(2)在小环B下落的整个过程中,环B对杆A所做的功W为;
(3)在小环B下落的整个过程中,环B相对杆A下滑的距离为.
解析
解:(1)对小环B进行受力分析,由牛顿第二定律可得:MBg-f=MBa
解得f=
剪断绳后B的加速度不变仍为a=
对物体A,剪断的瞬间A受到重力和向下的摩擦力,则:MAg+f=MAa′
代入数据,解得杆A刚下落时的加速度;
(2)当A下落t时间时二者的速度相等,则:v=vA=vB,A、B相对静止无摩擦力作用
v=a(△t+t)=a′t
解得:t=2△t
A下落的高度:h′=
B对A做的功:W=fh′=
(3)B下落的高度:h=
解得h=
故在小环B下落的整个过程中,环B相对杆A下滑的距离
△h=h-h′=
答:(1)杆A刚下落时的加速度为;
(2)在小环B下落的整个过程中,环B对杆A所做的功W为;
(3)在小环B下落的整个过程中,环B相对杆A下滑的距离为.
如图所示,用力拉一质量为m的物体,使它沿水平匀速移动距离s,若物体和地面间的摩擦因数为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,有:
mg=Fsinα+FN,
摩擦力的大小为:
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:B
如图所示,倾角为37°的传送带以4m/s的速度沿图示方向匀速运动.已知传送带的上、下两端间的距离为L=7m.现将一质量m=0.4kg的小木块轻放到传送带的顶端,使它从静止开始沿传送带下滑,已知木块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.25,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2.求:
(1)木块从顶端滑到底端所需要的时间;
(2)木块从顶端滑到底端摩擦力对木块做的功;
(3)木块从顶端滑到底端产生的热量?
正确答案
解:(1)通过受力分析可知,刚开始时,合力的大小为F1=mgsin37°+μmgcos37°=0.4×10×0.6+0.25×0.4×10×0.8N=3.2N,
由牛顿第二定律,加速度大小
a1==8m/s2,
达到跟传送带相同速度所需时间为
t1=,
通过位移 s1=.
二者速度大小相同后,合力的大小为F2=mgsin37°-μmgcos37°=0.4×10×0.6-0.25×0.4×10×0.8N=1.6N,
加速度大小a2==4m/s2,
位移大小 s2=L-s1=7-1m=6m,
所用时间由 s2=v0t2+
解 得:t2=1s.
所以,总时间为 t=t1+t2=1.5s;
(2)摩擦力所做的功 W=μmgcos37°•(s1-s2)=-4.0J,
(3)全过程中产生的热Q=f•s相对=μmgcos37°•[(v0t1-s1)+(s2-v0t2)]=0.8×3=2.4J.
答:(1)木块从顶端滑到底端所需要的时间为1.5s;
(2)木块从顶端滑到底端摩擦力对木块做的功为4J;
(3)木块从顶端滑到底端产生的热量为2.4J
解析
解:(1)通过受力分析可知,刚开始时,合力的大小为F1=mgsin37°+μmgcos37°=0.4×10×0.6+0.25×0.4×10×0.8N=3.2N,
由牛顿第二定律,加速度大小
a1==8m/s2,
达到跟传送带相同速度所需时间为
t1=,
通过位移 s1=.
二者速度大小相同后,合力的大小为F2=mgsin37°-μmgcos37°=0.4×10×0.6-0.25×0.4×10×0.8N=1.6N,
加速度大小a2==4m/s2,
位移大小 s2=L-s1=7-1m=6m,
所用时间由 s2=v0t2+
解 得:t2=1s.
所以,总时间为 t=t1+t2=1.5s;
(2)摩擦力所做的功 W=μmgcos37°•(s1-s2)=-4.0J,
(3)全过程中产生的热Q=f•s相对=μmgcos37°•[(v0t1-s1)+(s2-v0t2)]=0.8×3=2.4J.
答:(1)木块从顶端滑到底端所需要的时间为1.5s;
(2)木块从顶端滑到底端摩擦力对木块做的功为4J;
(3)木块从顶端滑到底端产生的热量为2.4J
如图所示,重为40牛的物体通过轻质滑轮在水平拉力F的作用下(绳与滑轮之间的摩擦不计),沿水平面以0.4米/秒的速度做匀速直线运动,物体所受的摩擦力为20牛,则拉力为______牛.5秒钟内拉力F做功是______焦,其功率为______瓦.
正确答案
10
40
8
解析
解:物体在水平面做匀速直线运动,则由平衡条件可知:动滑轮对物体的拉力F拉与摩擦力f是一对平衡力,
所以 F拉=f=20N,则物体对动滑轮的拉力大小为 F′=20N;
根据动滑轮的特点可得绳端拉力F为:F=F′=
×20N=10N;
如图使用动滑轮拉动物体,用一半的力,绳子自由端移动二倍的距离.
所以F的作用点移动的速度为:v=2vA=2×0.4m/s=0.8m/s,
5s拉力端点移动的距为:s=vt=0.8m/s×5s=4m,
拉力做功为:W=Fs=10N×4m=40J.
拉力功率为:P==
W=8W.
故答案为:10,40,8.
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