1,、 A.人處于超重狀態(tài) B.人對(duì)電梯的壓力大于電梯對(duì)人的支持力 C.電梯對(duì)人做的功等于人增加的動(dòng)能 D.電梯對(duì)人做的功等于人增加的機(jī)械能 【解析】選A,、D,。當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí),處于超重狀態(tài),,故A正確,。由牛頓第三定律可知,人對(duì)電梯的壓力等于電梯對(duì)人的支持力,,故B錯(cuò)誤,。設(shè)人受的支持力為F,則有F-mg=ma,上升高度h時(shí),由動(dòng)能定理(F-mg)h=mv22- mv12,得Fh=mgh+mv22-mv12,所以電梯對(duì)人做的功等于人增加的機(jī)械能,,故C錯(cuò)D對(duì),。
2、質(zhì)量m=2 kg的物體,在水平面上以v1=6 m/s的速度勻速向西運(yùn)動(dòng),,若有一個(gè)F=8 N方向向北的恒力作用于物體,,在t=2 s內(nèi)物體的動(dòng)能增加了( ) A.28 J B.64 J C.32 J D.36 J 【解析】選B。物體在力F的方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),,則a== 4 m/s2,,位移x= m=8 m,力F所做的功為W=Fx=8×8 J=64 J,,由動(dòng)能定理知物體的動(dòng)能增加了64 J,,故B正確。 3,、 (2013·南昌模擬)質(zhì)量為10 kg的物體,,在變力F作用下沿x軸做直線運(yùn)動(dòng),力隨坐標(biāo)x的變化情況如圖所示,。物體在x=0處,,速度為1 m/s,一切摩擦不計(jì),,則物體運(yùn)動(dòng)到x=16 m處時(shí),,速度大小為( ) A.m/s B.3 m/s C.4 m/s D. m/s 【解析】選B。F-x圖像與坐標(biāo)軸圍成的圖形面積表示力F做的功,,圖形位于x軸上方表示力做正功,,位于下方表示力做負(fù)功,面積大小表示功的大小,,所以物體運(yùn)動(dòng)到x=16 m處時(shí),,F(xiàn)做正功,其大小W=40 J,,根據(jù)動(dòng)能定理有W=mv22- mv12,,代入數(shù)據(jù),可得v2=3 m/s,。
4,、如圖所示,長(zhǎng)為L的長(zhǎng)木板水平放置,,在木板的A端放置一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊?,F(xiàn)緩慢地抬高A端,使木板以左端為軸轉(zhuǎn)動(dòng),,當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為α?xí)r小物塊開始滑動(dòng),此時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)木板,,小物塊滑到底端的速度為v,,則在整個(gè)過(guò)程中( ) A.支持力對(duì)小物塊做功為0 B.支持力對(duì)小物塊做功為mgLsinα C.摩擦力對(duì)小物塊做功為mgLsinα D.滑動(dòng)摩擦力對(duì)小物塊做功為-mgLsinα 【解析】選B、D。緩慢抬高A端過(guò)程中,,靜摩擦力始終跟運(yùn)動(dòng)方向垂直,,不做功,支持力與重力做功的代數(shù)和為零,,所以支持力做的功等于mgLsinα;下滑過(guò)程支持力跟運(yùn)動(dòng)方向始終垂直,,不做功,由動(dòng)能定理可得:mgLsinα+WFf=mv2,解得WFf=mv2-mgLsinα,;綜上所述,,B、D正確,。 【變式備選】如圖所示,,光滑斜面的頂端固定一彈簧,一物體向右滑行,,并沖上固定在地面上的斜面,。設(shè)物體在斜面最低點(diǎn)A的速度為v,,壓縮彈簧至C點(diǎn)時(shí)彈簧最短,,C點(diǎn)距地面高度為h,則從A到C的過(guò)程中彈簧彈力做功是( ) A.mgh-mv2 B.mv2-mgh C.-mgh D.-(mgh+mv2) 【解析】選A。由A到C的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理可得: -mgh+W=0-mv2,,所以W=mgh-mv2,,故A正確。 5、 (2013·日照模擬)質(zhì)量為1 kg的物體被人用手由靜止向上提高1 m(忽略空氣阻力),,這時(shí)物體的速度是2 m/s,,下列說(shuō)法中正確的是(g=10 m/s2)( ) A.手對(duì)物體做功12 J B.合外力對(duì)物體做功12 J C.合外力對(duì)物體做功10 J D.物體克服重力做功10 J 【解析】選A、D。手對(duì)物體做功為W,由動(dòng)能定理W-mgh=mv2,解得W=12 J,故A正確,。合外力對(duì)物體做的功等于mv2=2 J,故B、C均錯(cuò)誤,。物體克服重力做的功W′=mgh=10 J,故D正確,。
6、如圖所示,,質(zhì)量相等的物體A和物體B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,,在力F的作用下,一起沿水平地面向右移動(dòng)x,,則( ) A.摩擦力對(duì)A,、B做功相等 B.A、B動(dòng)能的增量相同 C.F對(duì)A做的功與F對(duì)B做的功相等 D.合外力對(duì)A做的功與合外力對(duì)B做的功不相等 【解析】選B,。因F斜向下作用在物體A上,,A、B受到的摩擦力不相同,,因此,,摩擦力對(duì)A、B做的功不相等,,A錯(cuò)誤,;但A、B兩物體一起運(yùn)動(dòng),,速度始終相同,,故A,、B動(dòng)能增量一定相同,,B正確,;F不作用在B上,,因此力F對(duì)B不做功,,C錯(cuò)誤,;合外力對(duì)物體做的功應(yīng)等于物體動(dòng)能的增量,故D錯(cuò)誤,。 【總結(jié)提升】應(yīng)用動(dòng)能定理解題的技巧 (1)研究對(duì)象的選擇 用動(dòng)能定理解題時(shí),,所選取的研究對(duì)象可以是單個(gè)物體,也可以是多個(gè)物體組成的系統(tǒng),。若選系統(tǒng)為研究對(duì)象時(shí),,一定要分析系統(tǒng)內(nèi)力做的功是否為零。如果不為零時(shí),,不僅要分析外力對(duì)系統(tǒng)做的功,,也要分析內(nèi)力做的功。建議這種情況下選單個(gè)物體研究,。 (2)研究過(guò)程的選擇 若單物體多過(guò)程運(yùn)動(dòng)時(shí),,要確定運(yùn)動(dòng)過(guò)程不同階段的受力情況和做功情況。分析各個(gè)過(guò)程的初末速度,分段列式求解,。也可以選擇全過(guò)程列方程求解,。但選全過(guò)程時(shí)一定要把合外力在全過(guò)程中做的總功求出。若多物體多過(guò)程運(yùn)動(dòng)時(shí),,最好用隔離法分別研究,,畫出運(yùn)動(dòng)的草圖。 7,、如圖所示,,在光滑的水平面上有一個(gè)質(zhì)量為M的木板B處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m的木塊A在B的左端以初速度v0開始向右滑動(dòng),已知M>m,,用①和②分別表示木塊A和木板B的圖像,,在木塊A從B的左端滑到右端的過(guò)程中,下面關(guān)于速度v隨時(shí)間t,、動(dòng)能Ek隨位移x的變化圖像,,其中可能正確的是( ) 【解析】選D。設(shè)A,、B間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,,二者加速度分別為aA、aB,,則 μmg=maA,,μmg=MaB,可知aA>aB,,v -t 圖像中,,①的斜率絕對(duì)值應(yīng)大于 ②,故A,、B均錯(cuò)誤;對(duì)A,、B分別由動(dòng)能定理得-μmgxA=EkA-mv02,,μmgxB=EkB,故有EkA=mv02-μmgxA,EkB=μmgxB,可知Ek-x圖像中,①,、②的斜率絕對(duì)值應(yīng)相同,,故C錯(cuò)誤,D正確,。 8,、從地面上以初速度v0=10 m/s豎直向上拋出一質(zhì)量為m=0.2 kg 的球,若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的空氣阻力與其速率成正比關(guān)系,,球運(yùn)動(dòng)的速率隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示,,t1時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn),再落回地面,,落地時(shí)速率為v1=2 m/s,且落地前球已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng),。(g=10 m/s2)求: (1)球從拋出到落地過(guò)程中克服空氣阻力所做的功; (2)球拋出瞬間的加速度大小,。 【解析】(1)設(shè)空氣阻力做功為WFf,,由動(dòng)能定理得 WFf=mv12-mv02。 (4分) 代入數(shù)據(jù)得:W=-WFf=9.6 J (2分) (2)由題意知空氣阻力Ff=kv (2分) 落地前勻速,,則有mg-kv1=0 設(shè)剛拋出時(shí)加速度大小為a0,,則由牛頓第二定律得: mg+kv0=ma0 (2分) 解得 (1分) 代入數(shù)據(jù)得:a0=60 m/s2 (1分) 答案:(1)9.6 J (2)60 m/s2 9、一滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))經(jīng)水平軌道AB進(jìn)入豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形軌道BC,。已知滑塊的質(zhì)量m=0.50 kg,,滑塊經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度vA=5.0 m/s,AB長(zhǎng)x=4.5 m,,滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.10,圓弧形軌道的半徑R=0.50 m,滑塊離開C點(diǎn)后豎直上升的最大高度h=0.10 m,。取g=10 m/s2,。求: (1)滑塊第一次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度的大小,; (2)滑塊在從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中克服摩擦力所做的功,。 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意: 滑塊在從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中受到的摩擦力為變力,變力的功可由動(dòng)能定理求出,。 【解析】(1)滑塊由A到B的過(guò)程中,,應(yīng)用動(dòng)能定理得: (4分) 又Ff=μmg (2分) 解得:vB=4.0 m/s (2分) (2)滑塊從B經(jīng)過(guò)C上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得 -mg(R+h)-WFf′=0-mvB2 (4分) 解得滑塊克服摩擦力做功WFf′=1.0 J (2分) 答案:(1)4.0 m/s (2)1.0 J 10,、如圖所示,,AB是傾角為θ的粗糙直軌道,BCD是光滑的圓弧軌道,,AB恰好在B點(diǎn)與圓弧相切,,圓弧的半徑為R。一個(gè)質(zhì)量為m的物體(可以看作質(zhì)點(diǎn))從直軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放,,結(jié)果它能在兩軌道間做往返運(yùn)動(dòng),。已知P點(diǎn)與圓弧的圓心O等高,物體與軌道AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求: (1)物體做往返運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中在AB軌道上通過(guò)的總路程,; (2)最終當(dāng)物體通過(guò)圓弧軌道最低點(diǎn)E時(shí),,對(duì)圓弧軌道的壓力; (3)為使物體能順利到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)D,釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的距離L′應(yīng)滿足什么條件,。 【解析】(1)因?yàn)槟Σ亮κ冀K對(duì)物體做負(fù)功,,所以物體最終在圓心角為2θ的圓弧軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 對(duì)整體過(guò)程由動(dòng)能定理得:mgR·cosθ-μmgcosθ·s=0,所以總路程為s= (4分) (2)對(duì)B→E過(guò)程mgR(1-cosθ)= ①(3分) ②(2分) 由①②得FN=(3-2cosθ)mg (1分) 由牛頓第三定律可知,,物體對(duì)軌道的壓力FN′=FN=(3-2cosθ)mg,方向豎直向下,。 (1分) (3)設(shè)物體剛好到D點(diǎn),則 ③(2分) 對(duì)全過(guò)程由動(dòng)能定理得: mgL′sinθ-μmgcosθ·L′-mgR(1+cosθ)=mvD2 ④(4分) 由③④得應(yīng)滿足條件:L′=·R (1分) 答案:(1) (2)(3-2cosθ)mg,方向豎直向下 (3)L′= 11、在地面上某處將一金屬小球豎直向上拋出,,上升一定高度后再落回原處,,若不考慮空氣阻力,則下列圖象能正確反映小球的速度,、加速度,、位移和動(dòng)能隨時(shí)間變化關(guān)系的是(取向上為正方向)( ) 圖1 答案:選A 小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度不變,B錯(cuò),;速度均勻變化,,先減小后反向增大,A對(duì);位移和動(dòng)能與時(shí)間不是線性關(guān)系,,C,、D錯(cuò)。 12,、如圖2所示,,一塊長(zhǎng)木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物體A,,現(xiàn)以恒定的外力拉B,,由于A、B間摩擦力的作用,,A將在B上滑動(dòng),,以地面為參考系,A,、B都向前移動(dòng)一段距離,。在此過(guò)程中( ) A.外力F做的功等于A和B動(dòng)能的增量 B.B對(duì)A的摩擦力所做的功,等于A的動(dòng)能增量 C.A對(duì)B的摩擦力所做的功,,等于B對(duì)A的摩擦力所做的功 D.外力F對(duì)B做的功等于B的動(dòng)能的增量與B克服摩擦力所做的功之和 圖2 答案:選BD A物體所受的合外力等于B對(duì)A的摩擦力,,對(duì)A物體運(yùn)用動(dòng)能定理,則有B對(duì)A的摩擦力所做的功等于A的動(dòng)能的增量,,即B對(duì),;A對(duì)B的摩擦力與B對(duì)A的摩擦力是一對(duì)作用力與反作用力,大小相等,,方向相反,但是由于A在B上滑動(dòng),,A,、B對(duì)地的位移不等,故二者做功不等,,C錯(cuò),;對(duì)B應(yīng)用動(dòng)能定理,WF-WFf=ΔEkB,,即WF=ΔEkB+WFf就是外力F對(duì)B做的功,,等于B的動(dòng)能增量與B克服摩擦力所做的功之和,D對(duì),;由前述討論知B克服摩擦力所做的功與A的動(dòng)能增量(等于B對(duì)A的摩擦力所做的功)不等,,故A錯(cuò)。 13,、物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖3所示,。下列表述正確的是( ) A.在0~2 s內(nèi),合外力總是做負(fù)功 B.在1~2 s內(nèi),合外力不做功 C.在0~3 s內(nèi),,合外力做功為零 D.在0~1 s內(nèi)比1~3 s內(nèi)合外力做功快 圖3 答案:選CD 由物體的速度圖象,,根據(jù)動(dòng)能定理可知在0~2 s內(nèi)物體先加速后減速,合外力先做正功后做負(fù)功,,A錯(cuò),;根據(jù)動(dòng)能定理得0~3 s內(nèi)合外力做功為零,1~2 s內(nèi)合外力做負(fù)功,,C對(duì),,B錯(cuò);在0~1 s內(nèi)比1~3 s內(nèi)合外力做功快,,D對(duì),。 14、如圖4所示,,勁度系數(shù)為k的彈簧下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重物,,處于靜止?fàn)顟B(tài)。手托重物使之緩慢上移,,直到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng),,手對(duì)重物做的功為W1。然后放手使重物從靜止開始下落,,重物下落過(guò)程中的最大速度為v,,不計(jì)空氣阻力。重物從靜止開始下落到速度最大的過(guò)程中,,彈簧對(duì)重物做的功為W2,,則( ) A.W1> B.W1< C.W2=mv2 D.W2=-mv2 圖4 答案:選B 設(shè)x為彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度,由胡克定律得:mg=kx,。手托重物使之緩慢上移,,直到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng),重物的重力勢(shì)能增加了mgx=m2g2/k,,彈簧的彈力對(duì)重物做了功,,所以手對(duì)重物做的功W1<m2g2/k,選項(xiàng)B正確,;由動(dòng)能定理知W2+=mv2,,則C、D錯(cuò),。 15,、質(zhì)量均為m的兩物塊A、B以一定的初速度在水平面上只受摩擦力而滑動(dòng),,如圖5所示是它們滑動(dòng)的最大位移x與初速度的平方v02的關(guān)系圖象,,已知v022=2v012,,下列描述中正確的是( ) A.若A、B滑行的初速度相等,,則到它們都停下來(lái)時(shí)滑動(dòng)摩擦力對(duì)A做的功是對(duì)B做功的2倍 B.若A,、B滑行的初速度相等,則到它們都停下來(lái)時(shí)滑動(dòng)摩擦力對(duì)A做的功是對(duì)B做功的 C.若A,、B滑行的最大位移相等,,則滑動(dòng)摩擦力對(duì)它們做的功相等 D.若A、B滑行的最大位移相等,,則滑動(dòng)摩擦力對(duì)B做的功是對(duì)A做功的2倍 圖5 答案:選D 由于兩物塊質(zhì)量均為m,,若A、B滑行的初速度相等則初動(dòng)能相等,,由動(dòng)能定理得-WFf=0-mv02,,即滑動(dòng)摩擦力做的功相等,A,、B錯(cuò),;若A、B滑行的最大位移相等,,由題意可知v022=2v012,,B的初動(dòng)能是A的初動(dòng)能的2倍,滑動(dòng)摩擦力對(duì)B做的功是對(duì)A做功的2倍,,C錯(cuò),,D對(duì)。 16,、在離地面高h處豎直上拋一質(zhì)量為m的物塊,,拋出時(shí)的速度為v0,當(dāng)物塊落到地面時(shí)速度為v,,用g表示重力加速度,,則在此過(guò)程中物塊克服空氣阻力所做的功等于( ) A.mgh-mv2-mv02 B.-mv2-mv02-mgh C.mgh+mv02-mv2 D.mgh+mv2-mv02 答案:選C 在該過(guò)程中合力所做的功等于mgh-WFf,動(dòng)能的改變量為mv2-mv02,,根據(jù)動(dòng)能定理得:mgh-WFf=mv2-mv02,,因此物體克服空氣阻力所做的功等于mgh+mv02-mv2,,選項(xiàng)C正確。 17,、 (2013·湛江模擬)在新疆旅游時(shí),,最刺激的莫過(guò)于滑沙運(yùn)動(dòng),。某人坐在滑沙板上從沙坡斜面的頂端由靜止沿直線下滑到斜面底端時(shí),速度為2v0,,設(shè)人下滑時(shí)所受阻力恒定不變,,沙坡長(zhǎng)度為L,,斜面傾角為α,人的質(zhì)量為m,,滑沙板質(zhì)量不計(jì),,重力加速度為g。則( ) A.若人在斜面頂端被其他人推了一把,,沿斜面以v0的初速度下滑,,則人到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小為3v0 B.若人在斜面頂端被其他人推了一把,沿斜面以v0的初速度下滑,,則人到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小為 v0 C.人沿沙坡下滑時(shí)所受阻力Ff=mgsin α- D.人在下滑過(guò)程中重力功率的最大值為2mgv0 答案:選BC 對(duì)人進(jìn)行受力分析如圖所示,,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有:(2v0)2-0=2aL,v12-v02=2aL,,可解得:v1= v0,,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確,;根據(jù)動(dòng)能定理有:mgLsin α-FfL=m(2v0)2,,可解得Ff=mgsin α-,選項(xiàng)C正確,;重力功率的最大值為Pm=2mgv0sin α,,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 18,、如圖6所示,,一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在半徑為R的半球形容器中(容器固定)由靜止開始自邊緣上的A點(diǎn)滑下,到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí),,它對(duì)容器的正壓力為FN,。重力加速度為g,則質(zhì)點(diǎn)自A滑到B的過(guò)程中,,摩擦力對(duì)其所做的功為( ) A.R(FN-3mg) B.R(3mg-FN) C.R(FN-mg) D.R(FN-2mg) 圖6 答案:選A 質(zhì)點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí),,它對(duì)容器的正壓力為FN,根據(jù)牛頓定律有FN-mg=m,,根據(jù)動(dòng)能定理,,質(zhì)點(diǎn)自A滑到B的過(guò)程中有WFf+mgR=mv2,故摩擦力對(duì)其所做的功WFf=RFN-mgR,,故A項(xiàng)正確,。 19、質(zhì)量為10 kg的物體,,在變力F作用下沿x軸做直線運(yùn)動(dòng),,力隨坐標(biāo)x的變化情況如圖7所示。物體在x=0處,,速度為1 m/s,,不計(jì)一切摩擦,,則物體運(yùn)動(dòng)到x=16 m處時(shí),速度大小為( ) A.2 m/s B.3 m/s C.4 m/s D. m/s
圖7 答案:選B 由圖可知變力F做的正功W1=10×4 J+10×4× J=60 J,,變力F做的負(fù)功大小W2=10×4× J=20 J,,由動(dòng)能定理得:W1-W2=mv22-mv12,即60-20=×10v22-×10×12,,解得:v2=3 m/s,,故B正確。 20,、如圖8所示,,圖線表示作用在某物體上的合力隨時(shí)間變化的關(guān)系,若物體開始時(shí)是靜止的,,那么( ) A.從t=0開始,,5 s內(nèi)物體的動(dòng)能變化量為零 B.在前5 s內(nèi)只有第1 s末物體的動(dòng)能最大 C.在前5 s內(nèi)只有第5 s末物體的速率最大 D.前3 s內(nèi)合外力對(duì)物體做的功為零 圖8 答案:選D 由圖象可知0~1 s的合外力的大小是1~5 s的合外力的大小的2倍,所以加速度大小的關(guān)系也是2∶1,,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可描述為0~1 s物體做勻加速運(yùn)動(dòng)到速度最大,,3 s末減速到零,5 s末反向加速到最大,,因此5 s內(nèi)動(dòng)能變化量不為零,,故選項(xiàng)A錯(cuò);第1 s末和第5 s末物體的動(dòng)能和速率一樣大,,所以選項(xiàng)B,、C都不對(duì);3 s末減速到零,,所以前3 s內(nèi)合外力對(duì)物體做的功為零,,所以正確選項(xiàng)為D。 21,、如圖9所示,,輕彈簧左端固定在豎直墻上,右端點(diǎn)在O位置,。質(zhì)量為m的物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))以初速度v0從距O點(diǎn)右方x0的P點(diǎn)處向左運(yùn)動(dòng),,與彈簧接觸后壓縮彈簧,將彈簧右端壓到O′點(diǎn)位置后,,A又被彈簧彈回,,A離開彈簧后,恰好回到P點(diǎn),,物塊A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。求: (1)物塊A從P點(diǎn)出發(fā)又回到P點(diǎn)的過(guò)程,,克服摩擦力所做的功,。 (2)O點(diǎn)和O′點(diǎn)間的距離x1,。 圖9 解析:(1)A從P點(diǎn)出發(fā)又回到P點(diǎn)的過(guò)程中根據(jù)動(dòng)能定理得克服摩擦力所做的功為WFf=mv02。 (2)A從P點(diǎn)出發(fā)又回到P點(diǎn)的過(guò)程中根據(jù)動(dòng)能定理: -2μmg(x1+x0)=0-mv02得:x1=-x0,。 答案:(1)mv02 (2)-x0 22,、如圖10所示,一根直桿由粗細(xì)相同的兩段構(gòu)成,,其中AB段為長(zhǎng)x1=5 m的粗糙桿,,BC段為長(zhǎng)x2=1 m的光滑桿。將桿與水平面成53°角固定在一塊彈性擋板上,,在桿上套一質(zhì)量m=0.5 kg,、孔徑略大于桿直徑的圓環(huán)。開始時(shí),,圓環(huán)靜止在桿底端A?,F(xiàn)用沿桿向上的恒力F拉圓環(huán),當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)撤去F,,圓環(huán)剛好能到達(dá)頂端C,,然后再沿桿下滑。已知圓環(huán)與AB段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,,g=10 m/s2,,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,。試求: (1)拉力F的大?。?/p> (2)拉力F作用的時(shí)間,; (3)若不計(jì)圓環(huán)與擋板碰撞時(shí)的機(jī)械能損失,,從圓環(huán)開始運(yùn)動(dòng)到最終靜止的過(guò)程中在粗糙桿上所通過(guò)的總路程。 圖10 解析:(1)A→C過(guò)程:根據(jù)動(dòng)能定理有 Fx1-mg(x1+x2)sin 53°-μmgx1cos 53°=0-0 恒力 F==5.1 N (2)A→B過(guò)程:根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 F-mgsin 53°-μmgcos 53°=ma1 x1=a1t 解得加速度 a1==1.6 m/s2 時(shí)間t1= =2.5 s (3)從圓環(huán)開始運(yùn)動(dòng)到最終靜止在粗糙桿上通過(guò)的總路程為L,, 根據(jù)動(dòng)能定理有Fx1-μmgLcos 53°=0-0 總路程L==85 m,。 答案:(1)5.1 N (2)2.5 s (3)85 m |
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