動能定理和機械能守恆練習

2022-12-04 14:36:06 字數 4813 閱讀 6754

1.汽車發動機的額定功率為80kw,若其總質量為5 t,在水平路面上行駛時,所受阻力恆定為5.0×103n,試求:

(1)汽車保持額定功率不變從靜止啟動後:

①汽車所能達到的最大速度是多大?②當汽車的加速度為1m/s2時速度為多大?

③當汽車的速度為5m/s時加速度為多大?

(2)若汽車以0.5 m/s2的加速度由靜止開始做勻加速直線運動,這一過程能維持多長時間?

2. 如圖所示,質量為m的小球,從a點由靜止開始加速下落,加速度大小為g/3,則下落至a點下方h處的b點時(以地面為參考面) ( )

a. 小球動能為mgh b. 小球重力勢能為mgh

c. 小球動能為1/3mgh d. 小球重力勢能減少了mgh

3. 如圖是一汽車在平直路面上啟動的速度-時間圖象,在0~t1段影象是直線段,t1時刻起汽車的功率保持不變.已知路面阻力不變,則由圖象可知( )

a.0~t1時間內,汽車的牽引力增大,加速度增大,功率不變

b.0~t1時間內,汽車的牽引力不變,加速度不變,功率增大

c.t1~t2時間內,汽車的牽引力減小,加速度減小

d.t1~t2時間內,汽車的牽引力不變,加速度不變

4.乙個質量為1kg的物體被人用手由靜止開始向上提公升1m,這時物體的速度為2m/s,則下列結論中正確的是: ( )

a.手對物體做功12j b.合力對物體做功12j c.合力對物體做功2j d.物體克服重力做功10j

5. 一質量為1kg的小球,從半徑為1m的1/4光滑圓弧軌道上端a點由靜止開始滾下,再從軌道末端b點水平丟擲,落在地面c點。b點距地面高度為1.

8m。重力加速度g取10m/s2。求:

(1)小球離開b點時的初速度v0;

(2)b、c兩點的水平距離x;

(3)小球即將與地面接觸時,重力的瞬時功率p.

6、額定功率為80kw的汽車,在平直公路上行駛的最大速度為20m/s,汽車的質量m=2×103kg。如果汽車從靜止開始做勻加速直線運動,加速度大小為2m/s2。運動過程中阻力不變,求:

(1)汽車所受的恆定阻力;(2)3s末汽車的瞬時功率;(3)汽車在勻加速運動過程中牽引力所做的功。

7.質量為m的小球被繫在輕繩一端,在豎直平面內作半徑為r的圓周運動,運動過程中小球受到空氣阻力的作用.設某一時刻小球通過軌道的最低點,此時繩子的張力為7mg,此後小球繼續作圓周運動,經過半個圓周恰能通過最高點,則在此過程中小球克服空氣阻力所做的功是多少?

8. 如圖所示。某固定斜面傾角為300,斜面足夠長,頂上有一定滑輪。跨過定滑輪的細繩兩端分別與物體a、b連線,a質量為4kg,b質量為1kg。

開始時,將b按在地上不動,然後放開手,讓a沿斜面下滑而b上公升。所有摩擦忽略不計。

當a沿斜面下滑5m後,細繩突然斷了。求:物塊b上公升的最大高度。

(設b不與定滑輪相碰,g=10m/s2)

9. 一同學要研究輕質彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關係,他的實驗如下:在離地面高度為h的光滑水平桌面上,沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質彈簧。

其左端固定,右端與質量為m的乙個鋼球接觸,當彈簧處於自然長度時,小鋼球恰好在桌子邊緣,如圖所示。讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離後由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面,小球在空中飛行後落到水平地面,水平距離為s。

(1)請你推導出彈簧的彈性勢能ep與小鋼球質量m、桌面離地面高度h,水平距離s等物理量的關係式。

(2)彈簧長度的壓縮量x與對應的鋼球在空中飛行的水平距離s的實驗資料如下表:

從上面的實驗資料,你猜測彈簧的彈性勢能ep與彈簧長度的壓縮量x之間有何關係?為什麼?

10.在豎直麵內有一光滑水平直軌道和一光滑半圓形軌道,二者在半圓的乙個端點b相切,如圖所示,半圓形軌道的另一端點為c,半徑為r。在直軌道上距離b點為x的a點,有一可看作質點的質量為m的小球處於靜止狀態。

現用水平恒力將小球推到b處後撤去恒力,小球沿半圓軌道運動到c處後又落到水平面上。求: (1)若小球正好落到出發點a處,在這種情況下

①用x和給出的已知量來表達推力對小球所做的功;

②x取何值時,水平恒力做功最小?最小值為多少?

(2)在任意情況下,x取任意值,求小球在b處和c處對軌道的壓力大小之差。

11. 汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛,發動機功率為p,快進入鬧市區時,司機減小了油門,使汽車的功率立即減小一半並保持該功率繼續行駛。下面四個圖象中,哪個圖象正確表示了從司機減小油門開始,汽車的速度與時間的關係( )

12. 一輛汽車的質量為m=3×103kg,發動機的額定功率為p=60kw,汽車在平直路面上行駛時,所受阻力大小恆定不變,其速度—時間圖象如圖所示,在0~t1時間內汽車做勻加速直線運動,到t1時刻汽車發動機的功率達到額定功率,而後以此額定功率繼續加速,到t2時刻速度達到最大,有關資料如圖所示。求:

(1)當汽車速度為15 m/s時的加速度大小。

(2)汽車做勻加速直線運動的時間。

13. 如圖所示,電單車做騰躍特技表演,以1.0 m/s的初速度沿曲面衝上高0.

8 m、頂部水平的高台,若電單車衝上高台的過程中始終以額定功率1.8 kw行駛,經過1.2 s到達頂部平台,接著離開平台,落至地面時,恰能無碰撞地沿圓弧切線從a點切入光滑豎直圓弧軌道,並沿軌道下滑。

a、b為圓弧兩端點,其連線水平。已知圓弧半徑為r=1.0m,人和車的總質量為180 kg,特技表演的全過程中,阻力做功忽略不計。

(計算中取g=10 m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)。

求:(1)人和車到達頂部平台時的速度v。

(2)從平台飛出到a點,人和車運動的水平距離s。

(3)圓弧對應圓心角θ。

(4)人和車運動到圓弧軌道最低點o時對軌道的壓力。

14.在用重錘下落來驗證機械能守恆時,某同學按照正確的操作選的紙帶如圖所示。其中o是起始點,a、b、c、d、e是打點計時器連續打下的5個點,打點頻率為50 hz,該同學用公釐刻度尺測量o到a、b、c、d、e各點的距離,並記錄在圖中(單位:

cm)(1)這五個資料中不符合讀數要求的是________(選填「a」「b」「c」「d」或「e」)點讀數。

(2)該同學用重錘在oc段的運動來驗證機械能守恆,oc距離用h來表示,他用vc=計算與c點對應的重錘的瞬時速度,得到動能的增加量,這種做法選填「對」或「不對」)。

(3)若o點到某計數點的距離用h表示,重力加速度為g,該點對應重錘的瞬時速度為v,則實驗中要驗證的等式____。

(4)若重錘質量m=2.00×10-1 kg,重力加速度g=9.8 m/s2,由圖中給出的資料,可得出從o點到打下d點,重錘重力勢能的減少量為______j,動能的增加量為______j(均保留三位有效數字)。

15.用落體法驗證機械能守恆定律的實驗中:

(1)運用公式對實驗條件的要求是為達到此目的,所選擇的紙帶第1、2兩點間的距離應接近________。

(2)若實驗中所用重錘的質量m=1 kg,打點紙帶如圖所示,打點時間間隔為

0.02 s,則記錄b點時,重錘的速度vb=_______m/s,重錘的動能ek=_______j,從開始下落起至b點重錘的重力勢能減少量是_______j,由此可得出的結論是

(3)根據紙帶算出相關各點的速度v,量出下落距離h,則以為縱軸,以h為橫軸畫出的圖象應是圖中的哪乙個()

2. cd

5、解:(1)ab:由動能定律得:;

(2)平拋運動時間t:;

(3)6、 解:(1)

(2) 解得 v1=解得 t1=5s

解得 p2=48kw

(3)代入解得

7、解:最低點最高點 mg=mv22/r

由動能定律得

解得所以克服空氣阻力做功 wf=

8、解:a沿斜面下滑5m時,a下降的高度為 ;b上公升的高度為 hb=5m

以a為物件, 由動能定理得:

同理:以b為物件

聯解得設b再上公升時,速度為零,由動能定理

b上公升的最大高度為: 。

9.(1)(2)由(1)知,題目給定的資料可知,綜上可知

10. (1) ① ②(2)

12.(1)由圖象可知:此時

當汽車速度時,牽引力

由牛頓第二定律可得:

所以(2)汽車做勻加速運動時的牽引力

勻加速運動的加速度

13. 解析:(1)由動能定理可知:

v=3m/s

(2)由可得:

(3)電單車落至a點時,其豎直方向的分速度

設電單車落地時速度方向與水平方向的夾角為α,則

,即α=53°

所以θ=2α=106°

(4)在電單車由最高點飛出落至o點的過程中,由機械能守恆定律可得:

在o點:所以n=7740n

由牛頓第三定律可知,人和車在最低點o時對軌道的壓力為7740n

14.【解析】(1)b點讀數不符合要求,b點讀數估讀到公釐,其他點讀數估讀到公釐的下一位。

(2)不對。這樣做犯了用機械能守恆定律驗證機械能守恆定律的錯誤。

(3)驗證機械能守恆定律,即驗證

(4)重錘重力勢能的減少量δep=mgh=2.00×10-1×9.8×19.41×10-2 j=0.380 點的瞬時速度增加的動能

答案:(1)b (2)不對 (3) (4)0.380 0.376

15. 【解析】(1)重錘從靜止開始自由下落時,在0.02 s內的位移應為

(2)此時重錘的動能為

ek==×1×(0.58)2 j=0.168 j,重錘的重力勢能減少量為

δep=mgh=1×9.8×17.6×10-3 j=0.172 j。因此在誤差允許的範圍內,重錘的機械能守恆。

(3)由機械能守恆定律可知,mgh=,即驗證機械能守恆定律成立,只需驗證即可。如以為縱座標 ,h為橫座標,則圖象應為過原點且斜率為g的直線,故選項c正確。

答案:(1)打第乙個點時重錘的初速度為零 2 mm

(2)0.58 0.168 0.172

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