- 功
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一个质量为25kg的小孩从高度为3.0m的弧形滑梯顶端由静止开始滑下,滑到底端时的速度为2.0m/s.则小孩所受重力对小孩做的功是______J,小孩克服阻力做了______J的功.(取g=10m/s2)
正确答案
750
700
解析
解:小孩从顶端滑到底端的过程中,重力做功WG=mgh=25×10×3J=750J.
根据动能定理得:
解得:=700J
故答案为:750;700
如图a、b所示,是一辆质量为6×103kg的公共汽车在t=0和t=3s末两个时刻的两张照片.当t=0时,汽车刚启动,在这段时间内汽车的运动可看成匀加速直线运动.图c是车内横杆上悬挂的拉手环经放大后的图象,θ=37°,根据题中提供的信息,可以估算出的物理量有( )
正确答案
解析
解:
解:根据c图对手环进行受力分析,受重力和绳的拉力,合力水平向右,F合=mgtanθ,根据牛顿第二定律可以知道手环的加速度a==gtanθ=7.5m/s2,
故汽车的加速度也是7.5m/s2.
由a、b两图可知汽车的长度就是3s内的位移,L=V0t+at2=
×7.5×9m=33.75m,汽车的长度可以算出,故A正确;
第3s末汽车的速度v=v0+at=22.5m/s,可以算出,故B正确;
合外力对物体所做的功可以根据动能定理去解,W合=mv2-0=1.52×106J,故C正确.
第3s末汽车牵引力的功率p=Fv,已知3s末的瞬时速速,如果再知道牵引力就可以算汽车瞬时功率了,根据牛顿第二定律可以算出汽车的合外力,但是不知道汽车所受的阻力,就不能算出牵引力,所以不能算出3s末的瞬时功率,故D错误;
故选ABC.
如图所示,一封闭的薄壁箱子长25cm、质量为4kg,放在水平地面上,箱子与地面间的摩擦系数为0.2,箱内有一个边长5cm、质量1kg的方木块紧靠箱子的前壁放置,箱子内壁与方木块之间无摩擦,当水平推力F=12N刚作用于箱子的后壁时,箱子的加速度为______m/s2;如果要使木块与箱壁发生相碰,则水平推力至少做功______焦耳.
正确答案
0.5
2
解析
解:根据牛顿第二定律得:
a=
只要木箱能运动,木块与木箱肯定发生碰撞,所以F最小为μ(M+m)g=10N
则W=Fs=10×(0.25-0.05)=2J
故答案为:0.5、2
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时恰好对轨道没有压力.已知AP=3R,重力加速度为g,则小球从P到B的运动过程中,合外力做功______,摩擦力做功为______.
正确答案
解:小球在B点对轨道恰好没有压力,小球只受重力,
由牛顿第二定律得:mg=m,
解得:vB=,
从P到B由动能定理的W==
;
mg•2R-Wf=
Wf=
故摩擦力做功为
故答案为:,
解析
解:小球在B点对轨道恰好没有压力,小球只受重力,
由牛顿第二定律得:mg=m,
解得:vB=,
从P到B由动能定理的W==
;
mg•2R-Wf=
Wf=
故摩擦力做功为
故答案为:,
木匠用100牛的力拉锯,锯条从一端拉到另一端的距离是50厘米,每拉一次锯,锯条深入3毫米,要想把30厘米厚的木头锯断,至少需要做功______.
正确答案
5000J
解析
解:木头的厚度为30cm=300mm,一次锯条深入的深度为3mm,
需要锯的次数:n==100次,
锯条每拉一次移动的距离为s0=50cm=0.5m,
锯条拉100次移动的总距离为s=ns0=0.5m×100=50m,
而F=100N,
故需要做的功W=Fs=100N×50m=5000J=5×103J.
故答案为:5000J.
如图所示是皮带传动的示意图,水平传送带以速度为v=6m/s顺时针运转,两传送轮MN之间的距离为L=10m,若在轮M的正上方,将一质量为m=3kg的物体轻放在传送带上,物体与传送带之间的摩擦因数为μ=0.3,物体由M处传送到N处所需要的时间是多少?物体由M处传送到N处的过程中传送带对物体的摩擦力做了多少功?(g=10m/s2)
正确答案
解:设运行过程中货物的加速度为a,根据牛顿第二定律得
μmg=ma 求得:a=μg=0.3×10=3 m/s2
设到达B端时速度为v,所用时间为t,则
v2=2aL 解得v=m/s
由于v>v0=6m/s,所以物先加速后匀速直线运动.
则匀加速运动:由t==
=2s
s=at2=
×3×4m=6m
再匀速直线运动,得t′==
s=0.67s
则 物体由M处传送到N处所需要的时间是t总=t+t′=2+0.67=2.67s
即货物从M端运动到N端所需的时间为3s.
根据功的定义,有
W=fs=μmgs=0.3×10×3×6J=54J
即摩擦力对货物做功为54J.
答:物体由M处传送到N处所需要的时间是2.67s,物体由M处传送到N处的过程中传送带对物体的摩擦力做功为54J.
解析
解:设运行过程中货物的加速度为a,根据牛顿第二定律得
μmg=ma 求得:a=μg=0.3×10=3 m/s2
设到达B端时速度为v,所用时间为t,则
v2=2aL 解得v=m/s
由于v>v0=6m/s,所以物先加速后匀速直线运动.
则匀加速运动:由t==
=2s
s=at2=
×3×4m=6m
再匀速直线运动,得t′==
s=0.67s
则 物体由M处传送到N处所需要的时间是t总=t+t′=2+0.67=2.67s
即货物从M端运动到N端所需的时间为3s.
根据功的定义,有
W=fs=μmgs=0.3×10×3×6J=54J
即摩擦力对货物做功为54J.
答:物体由M处传送到N处所需要的时间是2.67s,物体由M处传送到N处的过程中传送带对物体的摩擦力做功为54J.
如图所示,在倾角为30°的斜面上,质量为0.1kg的小球从斜面上的A点水平抛出落在斜面上的B点,测得AB之间的距离为S=0.4m,空气阻力不计,那么下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由A到B重力做功为mgh=0.1×10×0.4×sin30°=0.2J.故A正确
B、因A点高于B点,则A点的重力势能大于B点的重力势能.故B错误
C、小球从A点抛出到B点的时间为t==0.2s.故C正确.
D、小球从A点运到到B点过程中机械能守恒.故D错误
故选:AC
如图所示,某段滑雪雪道倾角为30°,总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度为
g.在他从上向下滑到底端的过程中,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、若物体不受摩擦力,则加速度应为a′=gsin30°=g,而现在的加速度小于
g,故运动员应受到摩擦力,故减少的重力势能有一部分转化为了内能,故A错误;
B、运动员运动员下滑的距离:L==2h;
由运动学公式可得:V2=2aL,得:V=;
动能为:Ek=mV2=
,故B错误;
C、由动能定理可知mgh-Wf=mV2; 解得Wf=
mgh; 故C错误;
D、机械能的减小量等于阻力所做的功,故下滑过程中系统减少的机械能为,故D正确;
故选:D.
一水井横截面积为1m2,井内有足够深的水,且水的总体积保持不变.有一水管竖直插在水中,管内外水面等高.水管的横截面积为0.25㎡,有一轻质活塞置于管内,与水面接触.现用外力将活塞向上提升15m,问外力做的功为多少?(已知大气压100000Pa)
正确答案
解:井横截面积为1m2,水管的横截面积为0.25㎡,水管面积时水面积的四分之一
所以活塞上升15m,水上升5m,管中形成的20m高度差,
外力做功等于把井中一部分移到管子内的重力势能;
移到管子内的体积为V=(1-0.25)×5m3=3.75m3
重心高度差为
外力做功为W=mgh=ρVgh=3.675×105J
答:外力做的功为3.675×105J
解析
解:井横截面积为1m2,水管的横截面积为0.25㎡,水管面积时水面积的四分之一
所以活塞上升15m,水上升5m,管中形成的20m高度差,
外力做功等于把井中一部分移到管子内的重力势能;
移到管子内的体积为V=(1-0.25)×5m3=3.75m3
重心高度差为
外力做功为W=mgh=ρVgh=3.675×105J
答:外力做的功为3.675×105J
已知一足够长的传送带与水平面的倾角为θ,以一定的速度匀速运动.某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图a所示),以此时为t=0时刻记录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系,如图b所示(图中取沿斜面向上的运动方向为正方向,其中两坐标大小v1>v2).已知传送带的速度保持不变.(g取10m/s2)则( )
正确答案
解析
解:A、由图知,物块先向下运动后向上运动,则知传送带的运动方向应向上.0~t1内,物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下,则物块对传送带做负功.故A错误.
B、在t1~t2内,物块向上运动,则有 μmgcosθ>mgsinθ,得μ>tanθ.故B错误.
C、0~t1内,物块的速度为负方向,沿着斜面向下运动,重力势能减小;故D正确;
D、0~t2内,由图“面积”等于位移可知,物块的总位移沿斜面向下,高度下降,重力对物块做正功,设为WG,根据动能定理得:W+WG=mv22-
mv12,则传送带对物块做功W≠
mv22-
mv12.故D错误.
故选:C.
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