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高考物理试题之机械能守恒定律VIP免费

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第1页共17页F图5-1-8编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第1页共17页机械能守恒定律例题解析与期末测试题(附答案)例题解析例1.如图5-1-8所示,滑轮和绳的质量及摩擦不计,用力F开始提升原来静止的质量为m=10kg的物体,以大小为a=2m/s2的加速度匀加速上升,求头3s内力F做的功.(取g=10m/s2)【解析】利用w=Fscosa求力F的功时,要注意其中的s必须是力F作用的质点的位移.可以利用等效方法求功,要分析清楚哪些力所做的功具有等效关系.物体受到两个力的作用:拉力F'和重力mg,由牛顿第二定律得F'−mg=ma所以F'=mg+ma=10×10+10×2=120N则力F=F'2=60N物体从静止开始运动,3s内的位移为s=12at2=12×2×32=9m解法一:力F作用的质点为绳的端点,而在物体发生9m的位移的过程中,绳的端点的位移为s/=2s=18m,所以,力F做的功为W=Fs'=F2s=60×18=1080J解法二:本题还可用等效法求力F的功.由于滑轮和绳的质量及摩擦均不计,所以拉力F做的功和拉力F’对物体做的功相等.即WF=WF'=F's=120×9=1080J例2.汽车质量5t,额定功率为60kW,当汽车在水平路面上行驶时,受到的阻力是车重的0.1倍,问:第2页共17页第1页共17页Fmg图5-2-5图5-3-1编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第2页共17页(1)汽车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少?(2)若汽车从静止开始,保持以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?【解析】(1)当汽车达到最大速度时,加速度a=0,此时F=f=μmg①P=Fvm②由①、②解得vm=Pμmg=12m/s(2)汽车作匀加速运动,故F牵-μmg=ma,解得F牵=7.5×103N设汽车刚达到额定功率时的速度为v,则P=F牵·v,得v=8m/s设汽车作匀加速运动的时间为t,则v=at得t=16s例3.质量是2kg的物体,受到24N竖直向上的拉力,由静止开始运动,经过5s;求:①5s内拉力的平均功率②5s末拉力的瞬时功率(g取10m/s2)【解析】物体受力情况如图5-2-5所示,其中F为拉力,mg为重力由牛顿第二定律有F-mg=ma解得a=2m/s25s内物体的位移s=12at2=2.5m所以5s内拉力对物体做的功W=FS=24×25=600J5s内拉力的平均功率为¯P=Wt=6005=120W5s末拉力的瞬时功率P=Fv=Fat=24×2×5=240W例4.一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处对开始运动处的水平距离为S,如图5-3-1,不考虑物体滑至斜面底端第3页共17页第2页共17页图5-3-2h1h2图5-4-4编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第3页共17页的碰撞作用,并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同.求动摩擦因数μ.【解析】设该斜面倾角为α,斜坡长为l,则物体沿斜面下滑时,重力和摩擦力在斜面上的功分别为:WG=mglsinα=mghWf1=−μmglcosα物体在平面上滑行时仅有摩擦力做功,设平面上滑行距离为S2,则Wf2=−μmgS2对物体在全过程中应用动能定理:ΣW=ΔEk.所以mglsinα-μmglcosα-μmgS2=0得h-μS1-μS2=0.式中S1为斜面底端与物体初位置间的水平距离.故μ=hS1+S2=hS【点拨】本题中物体的滑行明显地可分为斜面与平面两个阶段,而且运动性质也显然分别为匀加速运动和匀减速运动.依据各阶段中动力学和运动学关系也可求解本题.比较上述两种研究问题的方法,不难显现动能定理解题的优越性.例5.如图5-3-2所示,AB为1/4圆弧轨道,半径为R=0.8m,BC是水平轨道,长S=3m,BC处的摩擦系数为μ=1/15,今有质量m=1kg的物体,自A点从静止起下滑到C点刚好停止.求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功.【解析】物体在从A滑到C的过程中,有重力、AB段的阻力、BC段的摩擦力共三个力做功,WG=mgR,fBC=umg,由于物体在AB段受的阻力是变力,做的功不能直接求.根据动能定理可知:W外=0,所以mgR-umgS-WAB=0即WAB=mgR-umgS=1×10×0.8-1×10×3/15=6J【点拨】如果我们所研究的问题中有多个力做功,其中只有一个力是变力,其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比较容易计算,研究对象本身的动能增量也比较容易计算时,用动能定理就可以求出这个变力所做的功.例6.如图5-4-4所示,两个底面积都是S的圆桶,用一根带阀门的很细的管子相连接...

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