机械能简单计算题

1、质量为m=2×103kg 的汽车行驶在平直的公路上,在运动中所受阻力不变,当汽车加速度为2m/s2,速度v=10m/s时,发动机的功率为P 1=80kW.则:

(1)阻力的大小

(2)当汽车发动机的功率为P2=100kW时,汽车行驶的最大速度为多少?

【答案】(1)阻力的大小为4000N

(2)当汽车发动机的功率为P2=100kW时,汽车行驶的最大速度为25m/s

【解析】

考点: 功率、平均功率和瞬时功率;牛顿第二定律.

分析: 汽车的功率可由牵引力与速度乘积来表达,当汽车的速度为V 时,有P 1=FV 可求出F ,再有牛顿第二定律求解出阻力; 当汽车以额定功率运动时,此时做匀速运动,则牵引力等于运动阻力速度达到最大,有P=fV可求出最大速度.

解答: 解:(1)发动机的功率为P 1时有

由牛顿第二定律的

F 1﹣f=ma

f=F1﹣ma=8000﹣2000×2N=4000N

(2)当F=f时,速度最大,所以,根据P 2=fvm

答:(1)阻力的大小为4000N

(2)当汽车发动机的功率为P2=100kW时,汽车行驶的最大速度为25m/s

点评: 功率与速度的比值来得出牵引力,从而再由牛顿运动定律来列式求解.当达到最大速度时,牵引力等于阻力.注意此处的功率必须是额定功率

2、如图所示,在光滑的水平面上,质量m=3kg的物体在F=6N的水平拉力作用下,从静止开始运动,运动时间t=5s,求:

(1)5s 内物体所走过的位移大小;

(2)5s 内水平拉力F 对物体所做的功;

(3)5s 内水平拉力F 对物体所做的功的平均功率.

【答案】(1)5s 内物体所走过的位移大小25m ;

(2)5s 内水平拉力F 对物体所做的功150J ;

(3)5s 内水平拉力F 对物体所做的功的平均功率30W

【解析】

考点: 功的计算;牛顿第二定律.

分析: (1)根据牛顿第二定律求解加速度,根据位移时间关系公式求解位移;

(2)由W=FL求的拉力做功

(3)根据P=求解平均功率;

解答: 解:(1)由牛顿第二定律可得a=

5s 内位移为x=

(2)5s 内拉力做功为W=Fx=6×25J=150J

(3)5s 内拉力的平均功率为P=

答:(1)5s 内物体所走过的位移大小25m ;

(2)5s 内水平拉力F 对物体所做的功150J ;

(3)5s 内水平拉力F 对物体所做的功的平均功率30W

点评: 求物体的平均功率和瞬时功率的时候一定要注意对公式的选择,瞬时功率只能用P=Fv来求解.

3、一个重10N 的物体从高处由静止开始自由下落,不计空气阻力,则第3s 内重力对物体做功的平均功率和3s 末重力的瞬时功率.(g取10m /s 2)

【答案】250W,300W

【解析】

4、质量为10kg 的木箱放在水平地面上,在30N 的水平拉力作用下由静止开始运动,木箱所受的阻力恒为20N 。求2s 后木箱速度的大小。

【答案】2m/s

【解析】根据牛顿第二定律,可得

写出公式 …………①

2 代入数据得出正确结果 1m/s

根据匀变速直线运动的速度公式

写出公式 …………② …………③

m/s 代入数据得出正确结果

5、如图所示,水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道平滑连接后固定在水平地面上,圆弧轨道B 端的切线沿水平方向。质量m=1.0kg 的滑块(可视为质点)在水平恒力F=10.0N 的作用下,从A 点由静止开始运动,当滑块运动的位移x=0.50m 时撤去力F 。已知A 、B

2之间的距离x 0=1.0m ,滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10,取g =10m/s。求:

(1)在撤去力F 时,滑块的速度大小;

(2)滑块通过B 点时的动能;

(3)滑块通过B 点后,能沿圆弧轨道上升的最大高度h =0.35m,求滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做的功。

【答案】(1)3.0m/s (2)4.0J (3)0.50J

【解析】(1)滑动摩擦力 f=μmg

设滑块的加速度为a 1,根据牛顿第二定律

F-μmg =ma 1

解得 a 1=9.0m/s2

设滑块运动位移为0.50m 时的速度大小为v ,根据运动学公式

v 2=2a 1x

解得 v =3.0m/s

(2)设滑块通过B 点时的动能为E kB

从A 到B 运动过程中,依据动能定理有 W 合=ΔE k

F x -fx 0= EkB ,

解得 E kB =4.0J

(3)设滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做功为W f ,根据动能定理

-mgh -W f =0-E kB

解得 W f =0.50J

6、某人将一个质量m=2kg的小球,从离地高度h=3.2m处沿水平方向抛出,落地时水平飞行距离x =4.8m,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s 2。求:

(1)小球下落的时间t ;

(2)人对小球所做的功。

【答案】(1)由h =12gt 得:t =0. 8s 2

(2)由x =v 0t 得:v 0=6m /s

由动能定理得W =

12mv 0=36J 2

【解析】

7、质量m=3kg的物体, 在水平拉力F=6N的拉力作用下, 在光滑的水平面上从静止开始运动, 运动时间t=3s,求:

(1)力F 在3s 内对物体所做的功

(2)力F 在3s 内对物体所做的功的平均功率

(3) 3s末力F 对物体所做的功的瞬时功率

【答案】(1)54J (2)18W (3)36W

【解析】

8、质量为50kg 的跳水运动员,从离水面10m 高的平台上,以5m/s的速率起跳,最后

落入水面,求:

(1)起跳过程中运动员所做的功

(2)运动员入水时的速率(不计空气阻力,g 取10m/s2)

【答案】(1)625J (2)15m/s

9、汽车发动机的额定功率为80kW ,若其总质量为5 t ,在水平路面上行驶时,所受阻力恒定为5.0×103N

,试求:

(1)汽车保持额定功率不变从静止启动后:

①汽车所能达到的最大速度是多大?

②当汽车的加速度为1m/s2时速度为多大?

③当汽车的速度为5m/s时加速度为多大?

(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?

【答案】1)16m/s 8m/s 2.2m/s2 2)21.3s

【解析】

10、一个子弹以水平速度500m/s射入一块固定的木板,射出时的速度为400m/s;如果子弹紧接着再射入一块同样的木板,则射出时子弹的速度为多大?

【答案】265m/s

【解析】

11、如图,光滑圆弧的半径为80cm ,有一质量为1.0kg 的物体自A 点从静止开始下滑到B 点,然后又沿水平面前进4m ,到达C 点停止,求:(1)物体到达B 点时的速度;

(2)物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功;

2(3)物体与水平面间的动摩擦因数。(g 取10m/s)

B

【答案】4m/s -8J 0.2

【解析】

1、质量为m=2×103kg 的汽车行驶在平直的公路上,在运动中所受阻力不变,当汽车加速度为2m/s2,速度v=10m/s时,发动机的功率为P 1=80kW.则:

(1)阻力的大小

(2)当汽车发动机的功率为P2=100kW时,汽车行驶的最大速度为多少?

【答案】(1)阻力的大小为4000N

(2)当汽车发动机的功率为P2=100kW时,汽车行驶的最大速度为25m/s

【解析】

考点: 功率、平均功率和瞬时功率;牛顿第二定律.

分析: 汽车的功率可由牵引力与速度乘积来表达,当汽车的速度为V 时,有P 1=FV 可求出F ,再有牛顿第二定律求解出阻力; 当汽车以额定功率运动时,此时做匀速运动,则牵引力等于运动阻力速度达到最大,有P=fV可求出最大速度.

解答: 解:(1)发动机的功率为P 1时有

由牛顿第二定律的

F 1﹣f=ma

f=F1﹣ma=8000﹣2000×2N=4000N

(2)当F=f时,速度最大,所以,根据P 2=fvm

答:(1)阻力的大小为4000N

(2)当汽车发动机的功率为P2=100kW时,汽车行驶的最大速度为25m/s

点评: 功率与速度的比值来得出牵引力,从而再由牛顿运动定律来列式求解.当达到最大速度时,牵引力等于阻力.注意此处的功率必须是额定功率

2、如图所示,在光滑的水平面上,质量m=3kg的物体在F=6N的水平拉力作用下,从静止开始运动,运动时间t=5s,求:

(1)5s 内物体所走过的位移大小;

(2)5s 内水平拉力F 对物体所做的功;

(3)5s 内水平拉力F 对物体所做的功的平均功率.

【答案】(1)5s 内物体所走过的位移大小25m ;

(2)5s 内水平拉力F 对物体所做的功150J ;

(3)5s 内水平拉力F 对物体所做的功的平均功率30W

【解析】

考点: 功的计算;牛顿第二定律.

分析: (1)根据牛顿第二定律求解加速度,根据位移时间关系公式求解位移;

(2)由W=FL求的拉力做功

(3)根据P=求解平均功率;

解答: 解:(1)由牛顿第二定律可得a=

5s 内位移为x=

(2)5s 内拉力做功为W=Fx=6×25J=150J

(3)5s 内拉力的平均功率为P=

答:(1)5s 内物体所走过的位移大小25m ;

(2)5s 内水平拉力F 对物体所做的功150J ;

(3)5s 内水平拉力F 对物体所做的功的平均功率30W

点评: 求物体的平均功率和瞬时功率的时候一定要注意对公式的选择,瞬时功率只能用P=Fv来求解.

3、一个重10N 的物体从高处由静止开始自由下落,不计空气阻力,则第3s 内重力对物体做功的平均功率和3s 末重力的瞬时功率.(g取10m /s 2)

【答案】250W,300W

【解析】

4、质量为10kg 的木箱放在水平地面上,在30N 的水平拉力作用下由静止开始运动,木箱所受的阻力恒为20N 。求2s 后木箱速度的大小。

【答案】2m/s

【解析】根据牛顿第二定律,可得

写出公式 …………①

2 代入数据得出正确结果 1m/s

根据匀变速直线运动的速度公式

写出公式 …………② …………③

m/s 代入数据得出正确结果

5、如图所示,水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道平滑连接后固定在水平地面上,圆弧轨道B 端的切线沿水平方向。质量m=1.0kg 的滑块(可视为质点)在水平恒力F=10.0N 的作用下,从A 点由静止开始运动,当滑块运动的位移x=0.50m 时撤去力F 。已知A 、B

2之间的距离x 0=1.0m ,滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10,取g =10m/s。求:

(1)在撤去力F 时,滑块的速度大小;

(2)滑块通过B 点时的动能;

(3)滑块通过B 点后,能沿圆弧轨道上升的最大高度h =0.35m,求滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做的功。

【答案】(1)3.0m/s (2)4.0J (3)0.50J

【解析】(1)滑动摩擦力 f=μmg

设滑块的加速度为a 1,根据牛顿第二定律

F-μmg =ma 1

解得 a 1=9.0m/s2

设滑块运动位移为0.50m 时的速度大小为v ,根据运动学公式

v 2=2a 1x

解得 v =3.0m/s

(2)设滑块通过B 点时的动能为E kB

从A 到B 运动过程中,依据动能定理有 W 合=ΔE k

F x -fx 0= EkB ,

解得 E kB =4.0J

(3)设滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做功为W f ,根据动能定理

-mgh -W f =0-E kB

解得 W f =0.50J

6、某人将一个质量m=2kg的小球,从离地高度h=3.2m处沿水平方向抛出,落地时水平飞行距离x =4.8m,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s 2。求:

(1)小球下落的时间t ;

(2)人对小球所做的功。

【答案】(1)由h =12gt 得:t =0. 8s 2

(2)由x =v 0t 得:v 0=6m /s

由动能定理得W =

12mv 0=36J 2

【解析】

7、质量m=3kg的物体, 在水平拉力F=6N的拉力作用下, 在光滑的水平面上从静止开始运动, 运动时间t=3s,求:

(1)力F 在3s 内对物体所做的功

(2)力F 在3s 内对物体所做的功的平均功率

(3) 3s末力F 对物体所做的功的瞬时功率

【答案】(1)54J (2)18W (3)36W

【解析】

8、质量为50kg 的跳水运动员,从离水面10m 高的平台上,以5m/s的速率起跳,最后

落入水面,求:

(1)起跳过程中运动员所做的功

(2)运动员入水时的速率(不计空气阻力,g 取10m/s2)

【答案】(1)625J (2)15m/s

9、汽车发动机的额定功率为80kW ,若其总质量为5 t ,在水平路面上行驶时,所受阻力恒定为5.0×103N

,试求:

(1)汽车保持额定功率不变从静止启动后:

①汽车所能达到的最大速度是多大?

②当汽车的加速度为1m/s2时速度为多大?

③当汽车的速度为5m/s时加速度为多大?

(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?

【答案】1)16m/s 8m/s 2.2m/s2 2)21.3s

【解析】

10、一个子弹以水平速度500m/s射入一块固定的木板,射出时的速度为400m/s;如果子弹紧接着再射入一块同样的木板,则射出时子弹的速度为多大?

【答案】265m/s

【解析】

11、如图,光滑圆弧的半径为80cm ,有一质量为1.0kg 的物体自A 点从静止开始下滑到B 点,然后又沿水平面前进4m ,到达C 点停止,求:(1)物体到达B 点时的速度;

(2)物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功;

2(3)物体与水平面间的动摩擦因数。(g 取10m/s)

B

【答案】4m/s -8J 0.2

【解析】


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