- 功
- 共4019题
如图所示,物体为M的物体放在光滑水平地面上,其上固定有一个光滑的定滑轮,一根轻绳一端固定在墙上,水平地跨过定滑轮后与水平方向成θ角,用恒力F拉动物体M,使物体M以加速度a向右运动,在物体M起动后t秒内拉力对物体M所做的功为多少?
正确答案
解:物体ts内的位移为:x=,
在物体沿水平地面向右移动x的过程中,绳子在拉力方向上的位移:s=x+xcosθ,
则绳子的拉力所做的功为:W=Fs=Fx(1+cosθ)=(1+cosθ).
答:在物体M起动后t秒内拉力对物体M所做的功为为(1+cosθ).
解析
解:物体ts内的位移为:x=,
在物体沿水平地面向右移动x的过程中,绳子在拉力方向上的位移:s=x+xcosθ,
则绳子的拉力所做的功为:W=Fs=Fx(1+cosθ)=(1+cosθ).
答:在物体M起动后t秒内拉力对物体M所做的功为为(1+cosθ).
如图所示,用F=5.0N的水平拉力,使质量m=5.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动.求:
(1)物体开始运动后t=2.0s内通过的距离x;
(2)这段时间内,力F对物体做的功W.
正确答案
解:(1)对物体受力分析可知,物体做匀加速直线运动,
加速度 a==
m/s2=1m/s2
位移x=at2=
×1×22m=2m,
(2)力F对物体做的功W=Fx=5×2=10J.
答:(1)物体开始运动后t=2.0s内通过的距离是2m;
(2)这段时间内,力F对物体做的功W是10J.
解析
解:(1)对物体受力分析可知,物体做匀加速直线运动,
加速度 a==
m/s2=1m/s2
位移x=at2=
×1×22m=2m,
(2)力F对物体做的功W=Fx=5×2=10J.
答:(1)物体开始运动后t=2.0s内通过的距离是2m;
(2)这段时间内,力F对物体做的功W是10J.
在光滑水平面上有一静止的物体.现以水平恒力甲推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力乙推这一物体,当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的动能为36J,则在整个过程中,恒力甲做的功等于______J,恒力乙做功等于______J.
正确答案
9
27
解析
解:设第一个物体加速运动的末速度为v甲,第二个物体匀变速运动的末速度为v乙,由于两个运动过程的位移大小相等、方向相反,又由于恒力F乙作用的时间与恒力F甲作用的时间相等,根据平均速度公式有:t=-
t
解得:v乙=-2v甲
根据动能定理,加速过程有:
W甲=m
W乙=m
-
m
联立以上三式得:=
可知W甲+W乙=36J,
则W甲=9J、W乙=27J
故答案为:9、27
如图所示,质量为M的物体放在光滑水平地面上,受与水平方向成α角的恒定拉力F作用,从静止开始沿水平地面运动,在时间t内,拉力F对物体所做的功为W.若仅改变上述某一个量,物体还是从静止开始沿水平地面运动,下列可使拉力做的功为2W的是( )
正确答案
解析
解:A、物体质量减小为,则物体的加速度变为原来的2倍,由x=
知,在相同时间内物体通过的位移为原来的2倍,由W=Fxcosα,可知,拉力做功为2W.故A正确.
B、拉力增大为2F时,加速度物体的加速度变为原来的2倍,由x=知,在相同时间内物体通过的位移为原来的2倍,由W=Fxcosα,可知,拉力做功为4W.故B错误.
C、做功时间增长为2t,由x=知,物体通过的位移为原来的4倍,由W=Fxcosα,可知,拉力做功为4W.故C错误.
D、由W=Fxcosα=Fcosα=
,α角从60°变为0°,则得,拉力做功为4W.故D错误.
故选A
蹦床比赛分成预备运动和比赛动作.最初,运动员静止站在蹦床上.在预备运动阶段,他经过若干次蹦跳,逐渐增加上升高度,最终达到完成比赛动作所需的高度;此后,进入比赛动作阶段.把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧,弹力大小F=kx(x为床面下沉的距离,k为常量).质量m=50kg的运动员静止站在蹦床上,床面下沉x0=0.10m;在预备运动中,假设运动员所做的总功W全部用于其机械能;在比赛动作中,把该运动员视作质点,其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为△t=2.0s,设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为x1.取重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力的影响.
(1)求常量k,并在图中画出弹力F随x变化的示意图;
(2)求在比赛动作中,运动员离开床面后上升的最大高度hm;
(3)借助F-x图象可以确定弹力做功的规律,在此基础上,求x1和W的值.
正确答案
解:(1)根据胡克定律得,mg=kx0,解得k=.
F随x的变化示意图如图所示.
(2)根据竖直上抛运动的对称性,知运动员下落的时间为1s.
则上升的最大高度.
(3)人静止时弹性势能 =25J
运动员与弹簧接触时的速度 v=gt=10m/s.
以弹簧面为参考面,根据动能定理得 -mgx0+W=
人从最高处5m下落到最低处:kx12=mg(h+x1)
联立两式解得x1=m≈1.1m.则W=2525J.
答:
(1)常量k=5000N/m,弹力F随x变化的示意图如图所示.
(2)运动员离开床面后上升的最大高度为5m.
(3)x1和W的值分别为1.1m和2525J
解析
解:(1)根据胡克定律得,mg=kx0,解得k=.
F随x的变化示意图如图所示.
(2)根据竖直上抛运动的对称性,知运动员下落的时间为1s.
则上升的最大高度.
(3)人静止时弹性势能 =25J
运动员与弹簧接触时的速度 v=gt=10m/s.
以弹簧面为参考面,根据动能定理得 -mgx0+W=
人从最高处5m下落到最低处:kx12=mg(h+x1)
联立两式解得x1=m≈1.1m.则W=2525J.
答:
(1)常量k=5000N/m,弹力F随x变化的示意图如图所示.
(2)运动员离开床面后上升的最大高度为5m.
(3)x1和W的值分别为1.1m和2525J
一劲度系数k=1000N/m的轻质弹簧两端分别连接着质量均为12kg的物体A.B,将他们竖直静止在水平面上,如图所示,现将一竖直向上的变力F作用A上,使A开始向上做匀加速运动,经0.4s物体B刚要离开地面,设整个过程弹簧都在弹性限度内,取g=10m/s2,求:
(1)此过程中所加外力F的最大值;
(2)此过程中力F所做的功.
正确答案
解:(1)t=0时,弹簧的压缩量为x1,则:x1=m=0.12m
t=0.4s时,物体B刚要离开地面,弹簧对B的拉力恰好等于B的重力,
设此时弹簧的伸长量为x2,则:x2==0.12m
A向上匀加速运动过程,有:
联立并代入数据解得:a=3m/s2
t=0.4s时,外力F最大,由牛顿第二定律,
对A:Fmax-mg-kx2=ma,
代入数据解得:Fmax=276N
(2)过程末了时刻A的速度:υ=at=3×0.4=1.2m/s,
在A上升的过程中,弹簧由压缩0.12m的状态变为伸长0.12m,弹力所作功的代数和为零,由动能定理有:
解得力F所做的功:WF=37.44J
答:(1)此过程中所加外力F的最大值为276N;
(2)此过程中外力F所做的功为37.44J.
解析
解:(1)t=0时,弹簧的压缩量为x1,则:x1=m=0.12m
t=0.4s时,物体B刚要离开地面,弹簧对B的拉力恰好等于B的重力,
设此时弹簧的伸长量为x2,则:x2==0.12m
A向上匀加速运动过程,有:
联立并代入数据解得:a=3m/s2
t=0.4s时,外力F最大,由牛顿第二定律,
对A:Fmax-mg-kx2=ma,
代入数据解得:Fmax=276N
(2)过程末了时刻A的速度:υ=at=3×0.4=1.2m/s,
在A上升的过程中,弹簧由压缩0.12m的状态变为伸长0.12m,弹力所作功的代数和为零,由动能定理有:
解得力F所做的功:WF=37.44J
答:(1)此过程中所加外力F的最大值为276N;
(2)此过程中外力F所做的功为37.44J.
如果“歼15”战机每次从“辽宁号”航母上起飞的过程中,滑行的距离和牵引力都相同,则( )
正确答案
解析
解:A、根据牛顿第二定律,有:F-f=ma;携带弹药越多,质量越大,故加速度越小,故A错误;
B、滑行的距离和牵引力都相同,故牵引力做的功W=Fx都相同,故B错误;
C、携带弹药越多,质量越大,根据牛顿第二定律,有:F-f=ma,故加速度越小,根据x=at2,滑行时间越长,故C正确;
D、携带弹药越多,质量越大,根据动能定理Fx-fx=mv2,故速度越小,故D错误;
故选:C.
如图所示,质量为m的物体与倾斜角为θ的斜劈间的动摩擦因数为μ,在斜劈水平向右以加速度a匀加速移动L的过程中,物块均与斜劈保持相对静止,则( )
正确答案
解析
解:A、因弹力方向与运动方向的夹角为锐角,故弹力一定做正功;故A错误;
B、摩擦力与运动方向夹角为钝角;故摩擦力做功为负功;故BC错误;
D、因重力与运动方向相互垂直,故弹簧的弹力与摩擦力的合力在水平方向上的分力为ma;竖直方向等于重力;故合力做功为maL;故D正确;
故选:D.
一台起重机将质量为2.0×103kg的重物在2s内匀速地提升5m.求:
(1)钢绳拉力所做的功;
(2)钢绳拉力做功的平均功率.
正确答案
解:(1)重物匀速运动,则起重机的钢索对重物得拉力等于重物的重力,则有:
F=mg,
所以钢绳拉力所做的功为:W=Fh=mgh=2.0×103×10×5=1.0×105J
(2)钢绳拉力做功的平均功率为:p==
=5.0×104 W
答:(1)钢绳拉力所做的功为1.0×105J;
(2)钢绳拉力做功的平均功率为5.0×104 W.
解析
解:(1)重物匀速运动,则起重机的钢索对重物得拉力等于重物的重力,则有:
F=mg,
所以钢绳拉力所做的功为:W=Fh=mgh=2.0×103×10×5=1.0×105J
(2)钢绳拉力做功的平均功率为:p==
=5.0×104 W
答:(1)钢绳拉力所做的功为1.0×105J;
(2)钢绳拉力做功的平均功率为5.0×104 W.
质量为m的汽车在平直的公路上从静止开始加速,前进了s距离后速度达到最大值vm.设在加速过程中发动机的功率恒为P,汽车所受阻力恒为F′.当速度为v(vm>v)时,所受牵引力为F,对汽车在这段位移内的有关物理量,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、汽车恒定功率启动,是变加速运动,牵引力是变力,故汽车的牵引力做功不为Fs,故A错误;
B、汽车恒定功率启动,是变加速运动,牵引力大于阻力,故汽车的牵引力做功大于F′s,故B错误;
C、根据动能定理,有:
W-F′s=-0
解得:W=F′s+,故C错误;
D、汽车速度达到最大时,是匀速直线运动,牵引力与阻力平衡,故:
F′=F
由于:
P=Fvm
故:,故D正确;
故选:D.
扫码查看完整答案与解析