- 功
- 共4019题
面积很大的水池,水深为H,水面上浮着一正方体木块,木块边长为a,密度为水的
,质量为m,开始时,木块静止,有一半没入水中,如图所示,现用力F将木块缓慢地压到池底,不计摩擦,求
(1)从开始到木块刚好完全没入水的过程中,力F所做的功.
(2)若将该木块放在底面为正方形(边长为a)的盛水足够深的长方体容器中,开始时,木块静止,有一半没入水中,如图所示,现用力F将木块缓慢地压到容器底部,不计摩擦.求从开始到木块刚好完全没入水的过程中,容器中水势能的改变量.
正确答案
解:
(1)因水池面积很大,可忽略因木块压入水中所引起的水深变化,木块刚好完全没入水中时,图中原来处于划斜线区域的水被排开,结果等效于使这部分水平铺于水面,这部分水的质量为m,其势能的改变量为:
大块势能的改变量为:
根据功能原理,力F所做的功:
(2)因容器水面面积为2a2,只是木块底面积的2倍,不可忽略因木块压入水中所引起的水深变化,木块刚好完全没入水中时,图8中原来处于下方划斜线区域的水被排开到上方划斜线区域.这部分水的质量为,
其势能的改变量为:.
答:(1)从开始到木块刚好完全没入水的过程中,力F所做的功为.
(2)容器中水势能的改变量为.
解析
解:
(1)因水池面积很大,可忽略因木块压入水中所引起的水深变化,木块刚好完全没入水中时,图中原来处于划斜线区域的水被排开,结果等效于使这部分水平铺于水面,这部分水的质量为m,其势能的改变量为:
大块势能的改变量为:
根据功能原理,力F所做的功:
(2)因容器水面面积为2a2,只是木块底面积的2倍,不可忽略因木块压入水中所引起的水深变化,木块刚好完全没入水中时,图8中原来处于下方划斜线区域的水被排开到上方划斜线区域.这部分水的质量为,
其势能的改变量为:.
答:(1)从开始到木块刚好完全没入水的过程中,力F所做的功为.
(2)容器中水势能的改变量为.
请阅读下列材料,回答第20-23小题.
帆船即利用风力前进的船.帆船起源于荷兰,古代的荷兰,地势很低,所以开凿了很多运河,人们普遍使用小帆船运输或捕鱼,帆船是人类向大自然作斗争的一个见证,帆船历史同人类文明史一样悠久.帆船运动是依靠自然风力作用于帆上,由人驾驶船只行驶的一项水上运动,它集竞技、娱乐、观赏和探险于一体,备受人们的喜爱,也是各国人民进行海洋文化交流的重要渠道.帆船运动作为一种比赛项目,最早的文字记载见于1900多年以前古罗马诗人味吉尔的作品中,到了13世纪,威尼斯开始定期举行帆船运动比赛,当时比赛船只没有统一的规格和级别.1900年第2届奥运会将帆船运动开始列为比赛项目.
正确答案
解析
解:A、在0-1s内,合外力对帆船做功:W==1000J;故A正确;
B、在0-1s内,合外力对帆船做功:W==250J;故B错误;
C、在1-2s内,速度是变化的,故动能是变化的,故合力做功不为零,故C错误;
D、在0-3s内,速度变化量为零,故动能变化量为零,根据动能定理,合力做功为零,故D错误;
故选:A.
水平恒力F两次作用在同一物体上,使物体沿力的方向发生相同位移,第一次是在光滑的水平面上,第二次是在粗糙的水平面上,两次F做的功和功率的大小关系是( )
正确答案
解析
解:由W=Fs知,恒力F对两种情况下做功一样多,即W1=W2
在粗糙水平面上由于受到阻力的作用,有F合=ma可知
在粗糙水平面上加速度小,由s=at2知,通过相同的位移,在粗糙水平面上用的时间长,由P=
知,
力F在粗糙水平面上做功的平均功率小,即 Pl>P2
故选A.
起重机用恒力F使质量为1000kg的货物在1s内由静止上升了2m,则在这1s内,(不计空气阻力,g取10m/s2)重力对货物做了______焦耳的功,F对货物做功的功率是______瓦.
正确答案
-20000
28000
解析
解:重力对货物做功为:W=-mgh=-10000×2=-20000J.
根据h=得:a=
根据牛顿第二定律得:F-mg=ma,
解得:F=mg+ma=10000+1000×4N=14000N.
平均速度为:.
恒力F的平均功率为:P=F=14000×2W=28000W
故答案为:-20000,28000
如图所示,皮带传送带以恒定的速度v=3m/s向右运动,一个质量m=5kg的物体静止放在皮带左轮最高点A,同时用水平恒力F=25N拉动物体从A运动到B.如物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.25,右轮最高点为B,又知两轮A、B两点间距离为3.8m,
试求:(1)水平恒力F对物体做的功?
(2)摩擦力对物体做的功?
(3)物体到达B点时的动能?
正确答案
解:(1)水平恒力F对物体做的功为:WF=Fx=25×3.8=95J
(2、3)刚开始将木块无初速地放到皮带左端A处,由于皮带向右运动,故木块受到向右的滑动摩擦力,木块还受到重力、支持力和拉力,根据牛顿第二定律,有:
F+μmg=ma1
解得:a1=+0.25×10=7.5m/s2
木块的速度增加到等于皮带传送速度的时间设为t,根据运动学公式,有:
v=a1t1
x1=代入数据解得:
t1=0.4s
x1=0.6m
接下来,摩擦力变为向左,物体继续加速,直到掉下皮带为止,根据牛顿第二定律,有:
F-μmg=ma2…①
根据位移时间公式,有:
x-x1=vt2+at22…②
由①②两式解得:
a2=2.5m/s2
t2=0.8s
则到达B点的速度为:vB=v+a2t2=7.5×0.4+2.5×0.8=5m/s
所以B点的动能为:,
从A到B的过程中,根据动能定理得:
WF+Wf=EKB
代入数据解得:Wf=-32.5J
答:(1)水平恒力F对物体做的功为95J;
(2)摩擦力对物体做的功为-32.5J;
(3)物体到达B点时的动能为62.5J
解析
解:(1)水平恒力F对物体做的功为:WF=Fx=25×3.8=95J
(2、3)刚开始将木块无初速地放到皮带左端A处,由于皮带向右运动,故木块受到向右的滑动摩擦力,木块还受到重力、支持力和拉力,根据牛顿第二定律,有:
F+μmg=ma1
解得:a1=+0.25×10=7.5m/s2
木块的速度增加到等于皮带传送速度的时间设为t,根据运动学公式,有:
v=a1t1
x1=代入数据解得:
t1=0.4s
x1=0.6m
接下来,摩擦力变为向左,物体继续加速,直到掉下皮带为止,根据牛顿第二定律,有:
F-μmg=ma2…①
根据位移时间公式,有:
x-x1=vt2+at22…②
由①②两式解得:
a2=2.5m/s2
t2=0.8s
则到达B点的速度为:vB=v+a2t2=7.5×0.4+2.5×0.8=5m/s
所以B点的动能为:,
从A到B的过程中,根据动能定理得:
WF+Wf=EKB
代入数据解得:Wf=-32.5J
答:(1)水平恒力F对物体做的功为95J;
(2)摩擦力对物体做的功为-32.5J;
(3)物体到达B点时的动能为62.5J
足球运动员在距球门正前方s处的罚球点,准确地从球门正中央横梁下边缘踢进一球,横梁下边缘离地面的高度为h,足球质量为m,不计空气阻力,运动员至少要对足球做的功为W,下面给出功W的四个表达式中哪一个是合理的( )
正确答案
解析
解:A、要能准确地从球门正中央横梁下边缘踢进一球,则运动员对球做的功W>mgh,
,所以此式合理,故A正确,C错误;
B、功等于机械能增量,故功W>mgh,但s取一定的值时,可能小于mgh,故B错误;
D、等号右边单位为:kg•N/kg•m2=N•m2=J•m,不是焦耳,故D错误;
故选:A.
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当物体受到的力方向与位移方向垂直时,力不做功,故A错误;
B、由A可知,力很大,位移很大,但两者方向垂直,做功为零,故B错误;
C、由P=可知,功率与
比值有关,与W无关,故C错误;
D、汽车上坡的时候,司机必须换挡是为了增大牵引力,由P=FV可知,速度将减小,故D正确;
故选:D
A、B两个相同的物体,静止在光滑的水平面上,现对两物体施加等大的恒力F、拉列车长的方向如图所示,两物体在恒力的作用下发生了相同的位移.在此过程中,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由W=Fscosθ知,恒力F对两种情况下做功不同,水平拉动时的功多,即拉力F对物体A做功较大,故A错误,B正确;
B、根据F合=ma可知,A的加速度较大,由s=at2知,通过相同的位移,B物体用的时间长,由P=
知,
拉力F对物体B做功的平均功率较小,故CD错误.
故选:B
一木块放在水平地面上,在力F=2N作用下向右运动,水平地面AB段光滑,BC段粗糙,木块从A点运动到C点的v-t图如图所示,取g=10m/s2,则( )
正确答案
解析
解:A、AB段的加速度.物体的质量m=
.BC段的加速度
.根据牛顿第二定律得,F-f=ma2,则摩擦力f=1N.所以t=6s时,拉力F的功率P=Fv=2×4W=8W,克服摩擦力的功率P′=fv=1×4W=4W.故A正确,B错误.
C、AC段的位移x=+
m=19m,则拉力F做的功W=Fx=38J.故C正确.
D、物体在BC段的位移.则物体在BC段克服摩擦力做功Wf=fx2=1×14J=14J.故D错误.
故选:AC.
如图甲所示,质量为2kg的物体在离斜面底端4m处由静止滑下,若动摩擦因数均为0.5,斜面倾角37°,斜面与平面间由一小段圆弧连接,求物体能在水平面上滑行多远?摩擦力做的总功是多少?(cos37°=0.8 sin37°=0.6 g=10m/s2)
正确答案
解:设物体能在水平面上滑行距离为s2.对全过程,应用动能定理得:
mgsin37°•s1-μmgcos37°•s1-μmgs2=0
得:s2=s1=
×4m=1.6m,
所以物体能在水平面上滑行距离是1.6m,
摩擦力在斜面上做功为:W1=-μmgcos37°•s1=-0.5×20×0.8×4J=-32J,
水平面上摩擦力做功为:W2=-μmgs2=-0.5×20×1.6J=-16J
故总功为:W=W1+W2=-32J-16J=-48J
答:物体能在水平面上滑行1.6m,摩擦力做的总功是-48J.
解析
解:设物体能在水平面上滑行距离为s2.对全过程,应用动能定理得:
mgsin37°•s1-μmgcos37°•s1-μmgs2=0
得:s2=s1=
×4m=1.6m,
所以物体能在水平面上滑行距离是1.6m,
摩擦力在斜面上做功为:W1=-μmgcos37°•s1=-0.5×20×0.8×4J=-32J,
水平面上摩擦力做功为:W2=-μmgs2=-0.5×20×1.6J=-16J
故总功为:W=W1+W2=-32J-16J=-48J
答:物体能在水平面上滑行1.6m,摩擦力做的总功是-48J.
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